Estudios Experimentales y Numéricos sobre el Efecto de la Supresión de la Separación del Flujo de Aire en el Rendimiento Aerodinámico de una Hélice Coaxial Ductada en Suspensión
Autores: Wang, Junjie; Chen, Renliang; Lu, Jiaxin
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Estudios Experimentales y Numéricos sobre el Efecto de la Supresión de la Separación del Flujo de Aire en el Rendimiento Aerodinámico de una Hélice Coaxial Ductada en Suspensión
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hélice coaxial ductada
Aeronaves eVTOL
Método de simulación numérica
Anillo de restricción de vórtices
Separación del flujo de aire
Eficiencia aerodinámica
Licencia
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La hélice coaxial ductada (DCP) tiene un gran valor de aplicación en aeronaves eVTOL debido a su alta seguridad, compacidad y bajo ruido. Se establece un método de simulación numérica para el DCP utilizando la técnica de malla deslizante. Se diseñó y fabricó un DCP para la prueba de elevación y potencia para verificar el método numérico. Se estudiaron las características de la separación del flujo de aire dentro del DCP, y se analiza la influencia del anillo de restricción de vórtices (VRR) en la supresión de la separación del flujo de aire y en el aumento de la elevación del ducto. Los resultados muestran que, cuando la relación de clearance del extremo aumenta del 0.336% al 1.342%, tanto la elevación total como la eficiencia aerodinámica disminuyen aproximadamente un 11.3%. La influencia se refleja principalmente en la formación del vórtice de punta, la separación del flujo de aire en las secciones recta y de difusión del ducto. El vórtice de punta y la separación del flujo de aire aumentan la disipasión de energía del DCP y obstruyen la pared interna del ducto, reduciendo el diámetro interno efectivo y el flujo de aire a través del ducto. Además, se debilita el papel del ducto y se contrae el estela, lo que aumenta la pérdida de potencia inducida. Al agregar un VRR a la sección de difusión, se puede suprimir eficazmente el vórtice de punta y la separación del flujo de aire, lo que puede aumentar la eficiencia aerodinámica en un 5.1%.
Descripción
La hélice coaxial ductada (DCP) tiene un gran valor de aplicación en aeronaves eVTOL debido a su alta seguridad, compacidad y bajo ruido. Se establece un método de simulación numérica para el DCP utilizando la técnica de malla deslizante. Se diseñó y fabricó un DCP para la prueba de elevación y potencia para verificar el método numérico. Se estudiaron las características de la separación del flujo de aire dentro del DCP, y se analiza la influencia del anillo de restricción de vórtices (VRR) en la supresión de la separación del flujo de aire y en el aumento de la elevación del ducto. Los resultados muestran que, cuando la relación de clearance del extremo aumenta del 0.336% al 1.342%, tanto la elevación total como la eficiencia aerodinámica disminuyen aproximadamente un 11.3%. La influencia se refleja principalmente en la formación del vórtice de punta, la separación del flujo de aire en las secciones recta y de difusión del ducto. El vórtice de punta y la separación del flujo de aire aumentan la disipasión de energía del DCP y obstruyen la pared interna del ducto, reduciendo el diámetro interno efectivo y el flujo de aire a través del ducto. Además, se debilita el papel del ducto y se contrae el estela, lo que aumenta la pérdida de potencia inducida. Al agregar un VRR a la sección de difusión, se puede suprimir eficazmente el vórtice de punta y la separación del flujo de aire, lo que puede aumentar la eficiencia aerodinámica en un 5.1%.