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Estudio Experimental sobre el Efecto del Ángulo de Ataque en la Vibración Inducida por el Flujo de los Bigotes de una Foca de Puerto

Autores: Wei, Yuhan; Ji, Chunning; Yuan, Dekui; Song, Liqun; Xu, Dong

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Estudio Experimental sobre el Efecto del Ángulo de Ataque en la Vibración Inducida por el Flujo de los Bigotes de una Foca de Puerto


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Foca de puerto
Bigote
Vibración
ángulo de ataque
Vibración inducida por el flujo
Forma tridimensional

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El bigote de una foca de puerto es capaz de detectar los vórtices de arrastre de los organismos marinos debido a su forma ondulada tridimensional única, que suprime las vibraciones causadas por su propio desprendimiento de vórtices, mientras que excita vibraciones de gran amplitud y sincronizadas en un flujo de estela. Esto proporciona información sobre el desarrollo de sensores inspirados en bigotes, que tienen amplias aplicaciones en los campos de la exploración oceánica y los estudios marinos. Sin embargo, el bigote de la foca de puerto puede perder su capacidad de supresión de vibraciones cuando el ángulo de ataque (AoA) del flujo entrante es grande. Con el fin de explorar las características de vibración inducida por el flujo (FIV) del bigote de una foca de puerto en varios ángulos de ataque (=0-90), este estudio investiga experimentalmente el efecto del AoA en la respuesta de vibración de un modelo de bigote en un amplio rango de velocidades reducidas (Ur = 3-32.2) y el número de Reynolds, Re = 400-7000, en un canal de agua en circulación. Mientras tanto, para fines de comparación, también se presenta la respuesta FIV de un cilindro elíptico con los mismos diámetros equivalentes. Los resultados indican que un aumento en el AoA mejora la amplitud de vibración y expande el rango de bloqueo tanto para el modelo de bigote como para el cilindro elíptico. El modelo de bigote suprime efectivamente las respuestas de vibración a =0 debido a su forma ondulada tridimensional única. Sin embargo, cuando >=30, la estructura de superficie ondulada pierde gradualmente su capacidad de supresión, lo que resulta en respuestas de vibración de gran amplitud similares a las del cilindro elíptico. Para = 30 y 45, las respuestas de vibración del modelo de bigote y del cilindro elíptico atraviesan tres regímenes de vibración, es decir, vibración inducida por vórtices, respuesta de transición y vibración inducida por turbulencia, con el aumento de Ur. Sin embargo, a = 60 y 90, el desprendimiento de vórtices controla gradualmente la respuesta FIV, y solo se observa la vibración inducida por vórtices.

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