Un estudio sobre el efecto de escala según el número de Reynolds en el análisis de flujo de hélices y un experimento de modelo
Autores: Go, Yeong-Ju; Bae, Joon-Hwan; Ryi, Jaeha; Choi, Jong-Soo; Lee, Chung-Ryeol
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Un estudio sobre el efecto de escala según el número de Reynolds en el análisis de flujo de hélices y un experimento de modelo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hélice
Túnel de viento
Rendimiento
Aerodinámico
Escala
Número de Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 31
Citaciones: Sin citaciones
La demanda de nuevos diseños de hélices ha aumentado junto con el desarrollo de nuevas tecnologías, como aeronaves urbanas y grandes vehículos aéreos no tripulados. Para identificar experimentalmente el rendimiento de una hélice, es esencial un túnel de viento que proporcione el flujo operativo. Sin embargo, en el caso de una hélice de clase de metro o más grande, se requiere un túnel de viento grande y el equipo relacionado se vuelve pesado; por lo tanto, es difícil de implementar en la realidad. Por esta razón, se han realizado estudios de hélices a través de modelos reducidos. En este caso, es necesario investigar las diferentes salidas de rendimiento entre las hélices a escala completa y a escala de modelo debido a la diferencia de tamaño. En el estudio actual, se propone un método para investigar la diferencia en el rendimiento aerodinámico causada por la diferencia en la escala de la hélice utilizando cálculos VLM y RANS, y se analizan las diferencias. La prueba en túnel de viento también verificó el método de predicción del rendimiento de la hélice. El límite del rendimiento aerodinámico independiente del número de Reynolds podría preverse a través del VLM basado en la suposición de fluido ideal. A partir de los cálculos RANS, fue posible presentar la diferencia en el rendimiento aerodinámico cuando se operaron hélices de la misma geometría con diferentes relaciones utilizando diferentes números de Reynolds. Se confirmó que cada método numérico coincidía bien con los resultados de la prueba en túnel de viento en el rango de la relación de avance que producía la máxima eficiencia, y a partir de los resultados, fue posible observar el cambio en el rendimiento aerodinámico que difería según el cambio de escala.
Descripción
La demanda de nuevos diseños de hélices ha aumentado junto con el desarrollo de nuevas tecnologías, como aeronaves urbanas y grandes vehículos aéreos no tripulados. Para identificar experimentalmente el rendimiento de una hélice, es esencial un túnel de viento que proporcione el flujo operativo. Sin embargo, en el caso de una hélice de clase de metro o más grande, se requiere un túnel de viento grande y el equipo relacionado se vuelve pesado; por lo tanto, es difícil de implementar en la realidad. Por esta razón, se han realizado estudios de hélices a través de modelos reducidos. En este caso, es necesario investigar las diferentes salidas de rendimiento entre las hélices a escala completa y a escala de modelo debido a la diferencia de tamaño. En el estudio actual, se propone un método para investigar la diferencia en el rendimiento aerodinámico causada por la diferencia en la escala de la hélice utilizando cálculos VLM y RANS, y se analizan las diferencias. La prueba en túnel de viento también verificó el método de predicción del rendimiento de la hélice. El límite del rendimiento aerodinámico independiente del número de Reynolds podría preverse a través del VLM basado en la suposición de fluido ideal. A partir de los cálculos RANS, fue posible presentar la diferencia en el rendimiento aerodinámico cuando se operaron hélices de la misma geometría con diferentes relaciones utilizando diferentes números de Reynolds. Se confirmó que cada método numérico coincidía bien con los resultados de la prueba en túnel de viento en el rango de la relación de avance que producía la máxima eficiencia, y a partir de los resultados, fue posible observar el cambio en el rendimiento aerodinámico que difería según el cambio de escala.