Investigación Numérica de la Interacción entre la Capa Límite Turbulenta y el Choque Asimétrico Mach 2.5
Autores: Mosele, John-Paul; Gross, Andreas; Slater, John
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Investigación Numérica de la Interacción entre la Capa Límite Turbulenta y el Choque Asimétrico Mach 2.5
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Supersónico
Onda de choque
Interacciones de capa límite
Mach 2.5
Turbulento
Simulaciones
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
Las interacciones de la capa límite de onda de choque supersónica son comunes en los flujos de entrada de vehículos supersónicos e hipersónicos. Este artículo informa sobre simulaciones implícitas de grandes remolinos resueltas en la pared de un experimento canónico de interacción de capa límite de onda de choque turbulenta a Mach 2.5 en el Centro de Investigación Glenn de la NASA. La capa límite aguas arriba de la interacción era nominalmente axisimétrica y bidimensional. Se empleó un cuerpo central cónico con un ángulo de medio de 16 grados y un radio máximo del diámetro de la sección de prueba para generar una onda de choque cónica, donde es el diámetro de la sección de prueba. Se obtuvieron interacciones asimétricas (barridas) desplazando el generador de choque lejos de la línea central de la sección de prueba. La simulación actual es para un desplazamiento del generador de choque de . Los resultados de la simulación asimétrica se comparan con los resultados de una simulación anterior de una interacción axisimétrica correspondiente. El número de Reynolds experimental basado en el diámetro de la sección de prueba fue de . Para las simulaciones, el número de Reynolds se redujo a para mantener el costo computacional de las simulaciones dentro de límites. En comparación con la interacción axisimétrica, la extensión en la dirección del flujo de la separación varía considerablemente en la dirección azimutal para la interacción asimétrica. La separación es más fuerte en la ubicación azimutal más cercana al generador de choque. La extensión en la dirección del flujo de las regiones de flujo separado se reduce notablemente y se observa un flujo cruzado sustancial entre las ubicaciones más cercanas y más alejadas del generador de choque. Un análisis de Fourier de los datos de flujo no estacionario indica contenido de baja frecuencia para la región separada que está más cerca del generador de choque. Lejos de esta región, con un aumento del ángulo de barrido y del flujo cruzado, el contenido de baja frecuencia se reduce. Una descomposición ortogonal adecuada captura estructuras coherentes en la dirección del ancho para las partes más bidimensionales de la interacción.
Descripción
Las interacciones de la capa límite de onda de choque supersónica son comunes en los flujos de entrada de vehículos supersónicos e hipersónicos. Este artículo informa sobre simulaciones implícitas de grandes remolinos resueltas en la pared de un experimento canónico de interacción de capa límite de onda de choque turbulenta a Mach 2.5 en el Centro de Investigación Glenn de la NASA. La capa límite aguas arriba de la interacción era nominalmente axisimétrica y bidimensional. Se empleó un cuerpo central cónico con un ángulo de medio de 16 grados y un radio máximo del diámetro de la sección de prueba para generar una onda de choque cónica, donde es el diámetro de la sección de prueba. Se obtuvieron interacciones asimétricas (barridas) desplazando el generador de choque lejos de la línea central de la sección de prueba. La simulación actual es para un desplazamiento del generador de choque de . Los resultados de la simulación asimétrica se comparan con los resultados de una simulación anterior de una interacción axisimétrica correspondiente. El número de Reynolds experimental basado en el diámetro de la sección de prueba fue de . Para las simulaciones, el número de Reynolds se redujo a para mantener el costo computacional de las simulaciones dentro de límites. En comparación con la interacción axisimétrica, la extensión en la dirección del flujo de la separación varía considerablemente en la dirección azimutal para la interacción asimétrica. La separación es más fuerte en la ubicación azimutal más cercana al generador de choque. La extensión en la dirección del flujo de las regiones de flujo separado se reduce notablemente y se observa un flujo cruzado sustancial entre las ubicaciones más cercanas y más alejadas del generador de choque. Un análisis de Fourier de los datos de flujo no estacionario indica contenido de baja frecuencia para la región separada que está más cerca del generador de choque. Lejos de esta región, con un aumento del ángulo de barrido y del flujo cruzado, el contenido de baja frecuencia se reduce. Una descomposición ortogonal adecuada captura estructuras coherentes en la dirección del ancho para las partes más bidimensionales de la interacción.