Experimentos en túnel de viento sobre la interacción entre cuchillas paralelas y vórtices con un perfil aerodinámico estático y oscilante
Autores: Colli, Andrea; Zanotti, Alex; Gibertini, Giuseppe
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Experimentos en túnel de viento sobre la interacción entre cuchillas paralelas y vórtices con un perfil aerodinámico estático y oscilante
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Estudio
Interacción de cuchilla-vórtice en paralelo
Rendimiento aerodinámico
Perfil alar
Pérdida de sustentación de la cuchilla
Vórtice
Cargas aerodinámicas
Modelo de cuchilla
Número de Reynolds
Prueba en túnel de viento
Movimiento de cabeceo
Separación de flujo
Capa límite
Campo de flujo
Cabeceo
Ciclos de histéresis
Pérdida dinámica de sustentación.
Licencia
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Citaciones: Sin citaciones
Este estudio tiene como objetivo investigar experimentalmente los efectos de la interacción de vórtices de cuchillas paralelas (BVI) en el rendimiento aerodinámico de un perfil alar, en particular como una posible causa de la pérdida de sustentación de la cuchilla, ya que se han observado efectos similares en la literatura en el caso de BVI perpendiculares. Se llevó a cabo una campaña de pruebas en un túnel de viento reproduciendo BVI paralela en un modelo de cuchilla NACA 23012 a un número de Reynolds de 300,000. El vórtice fue generado al inclinar bruscamente un segundo modelo de perfil alar, colocado aguas arriba. Se realizaron mediciones de las cargas aerodinámicas que actúan sobre la cuchilla mediante transductores de presión Kulite no estacionarios, mientras que se emplearon técnicas de velocimetría por imágenes de partículas (PIV) para estudiar el campo de flujo sobre el modelo de cuchilla. Después de una primera fase de caracterización del vórtice, se investigaron diferentes casos de prueba con el modelo de cuchilla tanto fijo en diferentes incidencias como oscilando sinusoidalmente en inclinación, siendo este último caso una novedad en la investigación disponible sobre BVI paralela, representando el movimiento de inclinación de una cuchilla principal de rotor de helicóptero. Los resultados muestran que la BVI paralela produce un engrosamiento de la capa límite y puede inducir separación de flujo local en incidencias cercanas a la condición de pérdida de sustentación del perfil alar. Las cargas aerodinámicas, tanto de sustentación como de resistencia, sufren importantes variaciones impulsivas, en concordancia con la literatura sobre BVI, cuyos efectos se extienden en el tiempo. En el caso del perfil alar oscilante, la BVI introduce ciclos de histéresis en las cargas, que generalmente se reducen. En conclusión, la BVI paralela puede tener un impacto perjudicial en el rendimiento aerodinámico de la cuchilla e incluso causar separación de flujo, que, aunque no es tan catastrófico como en el caso de la pérdida de sustentación dinámica, tiene efectos relativamente duraderos.
Descripción
Este estudio tiene como objetivo investigar experimentalmente los efectos de la interacción de vórtices de cuchillas paralelas (BVI) en el rendimiento aerodinámico de un perfil alar, en particular como una posible causa de la pérdida de sustentación de la cuchilla, ya que se han observado efectos similares en la literatura en el caso de BVI perpendiculares. Se llevó a cabo una campaña de pruebas en un túnel de viento reproduciendo BVI paralela en un modelo de cuchilla NACA 23012 a un número de Reynolds de 300,000. El vórtice fue generado al inclinar bruscamente un segundo modelo de perfil alar, colocado aguas arriba. Se realizaron mediciones de las cargas aerodinámicas que actúan sobre la cuchilla mediante transductores de presión Kulite no estacionarios, mientras que se emplearon técnicas de velocimetría por imágenes de partículas (PIV) para estudiar el campo de flujo sobre el modelo de cuchilla. Después de una primera fase de caracterización del vórtice, se investigaron diferentes casos de prueba con el modelo de cuchilla tanto fijo en diferentes incidencias como oscilando sinusoidalmente en inclinación, siendo este último caso una novedad en la investigación disponible sobre BVI paralela, representando el movimiento de inclinación de una cuchilla principal de rotor de helicóptero. Los resultados muestran que la BVI paralela produce un engrosamiento de la capa límite y puede inducir separación de flujo local en incidencias cercanas a la condición de pérdida de sustentación del perfil alar. Las cargas aerodinámicas, tanto de sustentación como de resistencia, sufren importantes variaciones impulsivas, en concordancia con la literatura sobre BVI, cuyos efectos se extienden en el tiempo. En el caso del perfil alar oscilante, la BVI introduce ciclos de histéresis en las cargas, que generalmente se reducen. En conclusión, la BVI paralela puede tener un impacto perjudicial en el rendimiento aerodinámico de la cuchilla e incluso causar separación de flujo, que, aunque no es tan catastrófico como en el caso de la pérdida de sustentación dinámica, tiene efectos relativamente duraderos.