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Estudio Numérico de Múltiples Flaps Articulados por Torsión Inspirados en la Biología para el Control Pasivo del Flujo

Autores: Nair, Nirmal J.; Flynn, Zoey; Goza, Andres

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Estudio Numérico de Múltiples Flaps Articulados por Torsión Inspirados en la Biología para el Control Pasivo del Flujo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Plumas
Dispositivos de control de flujo pasivo
Beneficios aerodinámicos
Dinámica de flaps
Física del flujo
Mejoras en la sustentación

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las plumas encubiertas son un conjunto de plumas autoactuantes y pasivamente desplegables ubicadas en las superficies superiores de las alas que aumentan la sustentación en ángulos de ataque posteriores a la pérdida de sustentación. Debido a estos beneficios, el estudio de dispositivos de control de flujo pasivos inspirados en plumas encubiertas se está convirtiendo en un área de investigación cada vez más activa. En este trabajo, investigamos numéricamente los beneficios aerodinámicos de montar torsionalmente cinco aletas inspiradas en plumas encubiertas en la superficie superior de un perfil aerodinámico NACA0012. Se realizaron simulaciones bidimensionales de alta fidelidad del flujo alrededor del sistema ala-aleta a bajo Re=1000 y un alto ángulo de ataque de 20. Se llevó a cabo un estudio paramétrico variando el momento de inercia de la aleta y la rigidez de la bisagra torsional para caracterizar el rendimiento aerodinámico de este sistema. Se lograron mejoras en la sustentación de hasta el 25%. Se identificaron dos regímenes de dinámica de aletas que proporcionaron considerables beneficios aerodinámicos. Se realizó una investigación detallada de la física del flujo de ambos regímenes para comprender los mecanismos físicos mediante los cuales las aletas desplegadas pasivamente aumentaron la sustentación del perfil aerodinámico. En ambos regímenes, se encontró que la aleta actuaba como una barrera para prevenir la propagación aguas arriba del flujo inverso debido a la separación del flujo y el vórtice del borde de salida. La primavera torsional y la inercia de la aleta generaron dinámicas adicionales de la aleta que modulan aún más el flujo circundante y los métricas de rendimiento asociadas. Discutimos algunos de estos efectos de interacción fluido-estructura en este artículo.

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