Estudio Numérico sobre Vórtices de Görtler Impulsados por Flotabilidad sobre una Placa Plana Calentada Horizontalmente
Autores: Yang, Muqing; Ma, Dongli; Zhang, Liang
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Estudio Numérico sobre Vórtices de Görtler Impulsados por Flotabilidad sobre una Placa Plana Calentada Horizontalmente
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Temperatura
Celdas solares
Vórtices de Görtler
Características aerodinámicas
Velocidades de flujo
Diferencias de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
La temperatura de las celdas solares en la superficie superior de un ala de vehículo aéreo no tripulado (UAV) es mucho más alta que la temperatura atmosférica durante el vuelo. La diferencia de temperatura inducirá vórtices de Görtler impulsados por la flotabilidad que pueden influir en las características aerodinámicas del ala. En el presente estudio, se utilizó un enfoque híbrido basado en RANS-LES para simular el flujo sobre una placa plana calentada bajo diferentes velocidades de flujo (de 0.34 m/s a 0.63 m/s) y diferencias de temperatura (de 0 K a 60 K), y se analizó la influencia de los vórtices de Görtler en el flujo. La existencia de vórtices de Görtler impulsados por la flotabilidad induciría una velocidad normal a la placa, y una velocidad normal negativa a la placa en la posición máxima aumentaría el intercambio de momento dentro de la capa límite, aceleraría la transición y aumentaría el coeficiente de arrastre por fricción. El coeficiente de arrastre con una diferencia de temperatura de 60 K es casi tres veces mayor que el de una diferencia de temperatura de 0 K. Con un aumento en la diferencia de temperatura o una disminución en la velocidad del flujo, la intensidad de los vórtices de Görtler aumentaría. Se estudiaron un par de diferentes parámetros de flotabilidad, y se propuso un parámetro combinado basado tanto en el número de Reynolds como en el número de Grashoff como el parámetro índice del flujo sobre la placa calentada. El flujo sobre una placa plana calentada se puede dividir en tres regiones según el parámetro de flotabilidad. Cuando el parámetro de flotabilidad está entre 100 y 200, los vórtices de Görtler son estables y el flujo presenta características tridimensionales significativas.
Descripción
La temperatura de las celdas solares en la superficie superior de un ala de vehículo aéreo no tripulado (UAV) es mucho más alta que la temperatura atmosférica durante el vuelo. La diferencia de temperatura inducirá vórtices de Görtler impulsados por la flotabilidad que pueden influir en las características aerodinámicas del ala. En el presente estudio, se utilizó un enfoque híbrido basado en RANS-LES para simular el flujo sobre una placa plana calentada bajo diferentes velocidades de flujo (de 0.34 m/s a 0.63 m/s) y diferencias de temperatura (de 0 K a 60 K), y se analizó la influencia de los vórtices de Görtler en el flujo. La existencia de vórtices de Görtler impulsados por la flotabilidad induciría una velocidad normal a la placa, y una velocidad normal negativa a la placa en la posición máxima aumentaría el intercambio de momento dentro de la capa límite, aceleraría la transición y aumentaría el coeficiente de arrastre por fricción. El coeficiente de arrastre con una diferencia de temperatura de 60 K es casi tres veces mayor que el de una diferencia de temperatura de 0 K. Con un aumento en la diferencia de temperatura o una disminución en la velocidad del flujo, la intensidad de los vórtices de Görtler aumentaría. Se estudiaron un par de diferentes parámetros de flotabilidad, y se propuso un parámetro combinado basado tanto en el número de Reynolds como en el número de Grashoff como el parámetro índice del flujo sobre la placa calentada. El flujo sobre una placa plana calentada se puede dividir en tres regiones según el parámetro de flotabilidad. Cuando el parámetro de flotabilidad está entre 100 y 200, los vórtices de Görtler son estables y el flujo presenta características tridimensionales significativas.