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Mitigación de la separación inducida por choque utilizando micro-serraciones en forma de cuadrado-Un estudio preliminar

Autores: Yu, Fangyou; Gao, Zhanbiao; Zhang, Qifan; Yue, Lianjie; Chen, Hao

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Mitigación de la separación inducida por choque utilizando micro-serraciones en forma de cuadrado-Un estudio preliminar


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Separación de flujo inducida por choque
Técnica de control pasivo
Micro-serraciones
Criterio basado en vorticidad
Longitud de separación
Análisis paramétrico

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 31

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Suprimir la separación de flujo inducida por choque ha sido un problema de larga data en el diseño de vehículos supersónicos. Para reducir la complejidad estructural y de diseño de los dispositivos de control, se propone una técnica de control pasivo basada en micro-serraciones y se investigan preliminarmente sus efectos de control en condiciones de prueba en las que el número de Mach es 2.5 y la rampa que crea un choque incidente es de 15 grados. Mientras tanto, se desarrolla un criterio basado en la vorticidad para evaluar las escalas de separación, con el fin de resolver la inaplicabilidad del criterio de fricción de piel cero causado por la irregularidad de la pared. Las simulaciones demuestran que la altura de la primera escalera influye significativamente en la longitud de separación. Generalmente, la longitud de separación es más corta en escaleras más altas, pero cuando la altura es mayor que la mitad del grosor de la capa límite entrante, el punto de separación correspondiente se desplaza río arriba. Una escalera con una altura de solo 0.4 veces el grosor de la capa límite reduce la longitud de separación en un 2.69%. Un análisis paramétrico adicional revela que, aunque las serraciones restantes tienen efectos limitados en la separación del flujo, una optimización de su forma (profundidad y ancho) puede crear vórtices spanwise más favorables y ofrecer una mejora modesta en el rendimiento general de control. En comparación con el caso de la placa, se puede lograr una reducción del 9.13% en la longitud de separación utilizando un diseño ligeramente serrado en el que la escalera principal tiene 0.1 de altura y las serraciones subsiguientes son de 0.2 de profundidad y 0.05 de ancho (no dimensionalizado, con el grosor de la capa límite entrante). Mientras tanto, la estructura de micro-serración incluso genera menos resistencia. Considerando la modificación menor en la estructura, el método propuesto tiene el potencial de usarse junto con otras técnicas para ejercer un control mejorado sobre las separaciones.

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