Un estudio impulsado por la física y los datos sobre el efecto del suelo en el rendimiento propulsivo de alas batientes en tándem
Autores: Duan, Ningyu; Wang, Chao; Zhou, Jianyou; Jia, Pan; Zhong, Zheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Un estudio impulsado por la física y los datos sobre el efecto del suelo en el rendimiento propulsivo de alas batientes en tándem
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Física
Estudio basado en datos
Efecto suelo
Fuerza aerodinámica
Consumo de energía
Eficiencia
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 28
Citaciones: Sin citaciones
En este artículo, presentamos un estudio basado en la física y los datos sobre el efecto del suelo en el rendimiento propulsivo de alas batientes en tándem. Con simulaciones numéricas, se analiza el impacto del efecto del suelo en la fuerza aerodinámica, el consumo de energía y la eficiencia, revelando un efecto de acoplamiento único entre el efecto del suelo y la interferencia entre alas. Se encuentra que, para diferencias de fase más pequeñas entre las alas delantera y trasera, el empuje es mayor, y el efecto de refuerzo debido al suelo en el ala trasera (máximo del 12.33%) es menor que el de un ala única (máximo del 43.83%). Para una diferencia de fase mayor, se observa un menor empuje, y también se encuentra que el efecto de refuerzo en el ala trasera es superior al de un ala única. Además, basado en las unidades recurrentes bidireccionales (BiGRUs) de redes neuronales de series temporales, se desarrolla un modelo sustituto para predecir las características aerodinámicas no estacionarias de las alas batientes en tándem bajo el efecto del suelo. El modelo sustituto exhibe una alta precisión predictiva para las fuerzas aerodinámicas, el consumo de energía y la eficiencia. En el conjunto de prueba, los errores relativos de los valores promedios en el tiempo oscilan entre -4% y 2%, mientras que el error cuadrático medio de los valores transitorios es inferior a 0.1. Mientras tanto, cabe señalar que el modelo sustituto establecido también demuestra una fuerte capacidad de generalización. Los hallazgos contribuyen a una comprensión integral del mecanismo del efecto del suelo y proporcionan valiosas ideas para el diseño aerodinámico de vehículos aéreos de alas batientes en tándem que operan cerca del suelo.
Descripción
En este artículo, presentamos un estudio basado en la física y los datos sobre el efecto del suelo en el rendimiento propulsivo de alas batientes en tándem. Con simulaciones numéricas, se analiza el impacto del efecto del suelo en la fuerza aerodinámica, el consumo de energía y la eficiencia, revelando un efecto de acoplamiento único entre el efecto del suelo y la interferencia entre alas. Se encuentra que, para diferencias de fase más pequeñas entre las alas delantera y trasera, el empuje es mayor, y el efecto de refuerzo debido al suelo en el ala trasera (máximo del 12.33%) es menor que el de un ala única (máximo del 43.83%). Para una diferencia de fase mayor, se observa un menor empuje, y también se encuentra que el efecto de refuerzo en el ala trasera es superior al de un ala única. Además, basado en las unidades recurrentes bidireccionales (BiGRUs) de redes neuronales de series temporales, se desarrolla un modelo sustituto para predecir las características aerodinámicas no estacionarias de las alas batientes en tándem bajo el efecto del suelo. El modelo sustituto exhibe una alta precisión predictiva para las fuerzas aerodinámicas, el consumo de energía y la eficiencia. En el conjunto de prueba, los errores relativos de los valores promedios en el tiempo oscilan entre -4% y 2%, mientras que el error cuadrático medio de los valores transitorios es inferior a 0.1. Mientras tanto, cabe señalar que el modelo sustituto establecido también demuestra una fuerte capacidad de generalización. Los hallazgos contribuyen a una comprensión integral del mecanismo del efecto del suelo y proporcionan valiosas ideas para el diseño aerodinámico de vehículos aéreos de alas batientes en tándem que operan cerca del suelo.