Investigación Numérica y Optimización de un Perfil Alar Morphing Diseñado para Números de Reynolds Más Bajos
Autores: Luki, Neboja; Ivanov, Toni; Svorcan, Jelena; Simonovi, Aleksandar
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Investigación Numérica y Optimización de un Perfil Alar Morphing Diseñado para Números de Reynolds Más Bajos
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Concepto
Alas que cambian de forma
Forma variable de ala
Configuración geométrica
Rendimiento aerodinámico
Análisis estructural
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 24
Citaciones: Sin citaciones
Se propone un concepto novedoso de perfiles aerodinámicos que se transforman, capaces de cambiar su curvatura y grosor. Se logra una forma de perfil variable, definida por seis parámetros de entrada, permitiendo que los tres puntos espinales (en posiciones axiales fijas) se deslicen verticalmente, mientras que las superficies superior e inferior se determinan por las longitudes de las tres costillas correspondientes que son perpendiculares a la espina. Así, es posible encontrar la configuración geométrica más adecuada para una amplia gama de condiciones operativas que a menudo están presentes en los vehículos aéreos no tripulados contemporáneos. Se realizan optimizaciones de forma para diferentes números de Reynolds y diferentes funciones de costo al acoplar un algoritmo genético con cálculos de flujo mediante el método de paneles simple. Se presentan y comparan los perfiles obtenidos, mientras que el concepto propuesto se valida mediante simulaciones de flujo más avanzadas. Parece que se pueden esperar mejoras en el rendimiento aerodinámico de casi el 20% en números de Reynolds que van desde 0.05 x 10 hasta 0.1 x 10. La metodología propuesta muestra promesas y puede aplicarse a diferentes tipos de superficies de sustentación, incluidos segmentos de alas, colas o hélices. Para verificar la viabilidad de este método para producir perfiles que se puedan utilizar de manera práctica, se realiza un análisis estructural de una de las geometrías obtenidas utilizando un método de elementos finitos 1D simplificado, así como un análisis 3D más detallado. El modelo se imprime en 3D en una impresora de modelado por deposición fundida (FDM) con un filamento de tereftalato de polietileno glicol (PETG), y se demuestra experimentalmente la capacidad del perfil para transformarse adecuadamente entre las dos geometrías deseadas.
Descripción
Se propone un concepto novedoso de perfiles aerodinámicos que se transforman, capaces de cambiar su curvatura y grosor. Se logra una forma de perfil variable, definida por seis parámetros de entrada, permitiendo que los tres puntos espinales (en posiciones axiales fijas) se deslicen verticalmente, mientras que las superficies superior e inferior se determinan por las longitudes de las tres costillas correspondientes que son perpendiculares a la espina. Así, es posible encontrar la configuración geométrica más adecuada para una amplia gama de condiciones operativas que a menudo están presentes en los vehículos aéreos no tripulados contemporáneos. Se realizan optimizaciones de forma para diferentes números de Reynolds y diferentes funciones de costo al acoplar un algoritmo genético con cálculos de flujo mediante el método de paneles simple. Se presentan y comparan los perfiles obtenidos, mientras que el concepto propuesto se valida mediante simulaciones de flujo más avanzadas. Parece que se pueden esperar mejoras en el rendimiento aerodinámico de casi el 20% en números de Reynolds que van desde 0.05 x 10 hasta 0.1 x 10. La metodología propuesta muestra promesas y puede aplicarse a diferentes tipos de superficies de sustentación, incluidos segmentos de alas, colas o hélices. Para verificar la viabilidad de este método para producir perfiles que se puedan utilizar de manera práctica, se realiza un análisis estructural de una de las geometrías obtenidas utilizando un método de elementos finitos 1D simplificado, así como un análisis 3D más detallado. El modelo se imprime en 3D en una impresora de modelado por deposición fundida (FDM) con un filamento de tereftalato de polietileno glicol (PETG), y se demuestra experimentalmente la capacidad del perfil para transformarse adecuadamente entre las dos geometrías deseadas.