Interacción Fluido-Estructura Totalmente Acoplada con Efectos de Transferencia de Calor en un Perfil Aerodinámico NACA Adaptativo
Autores: Caccavale, Paolo; Mele, Benedetto; Brandizzi, Marco; Ruocco, Gianpaolo
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Interacción Fluido-Estructura Totalmente Acoplada con Efectos de Transferencia de Calor en un Perfil Aerodinámico NACA Adaptativo
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
En
Aerodinámica
Perfiles aerodinámicos
Aleaciones metálicas con memoria de forma
TASC
Parámetros de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
En el marco de la aerodinámica innovadora, se pueden desarrollar y explotar perfiles aerodinámicos activos basados en la integración de aleaciones metálicas con memoria de forma (SMA), lo que permite la adaptación de la superficie, es decir, cambios de forma en respuesta a entradas térmicas operativas, dependiendo del comportamiento aerodinámico deseado. El propósito de las capacidades mejoradas de los perfiles aerodinámicos de cambio de forma activados térmicamente (TASC) es ofrecer beneficios en términos de rendimiento de la aeronave y tasa de consumo de combustible. El diseño de perfiles TASC se basa en tres fenómenos entrelazados y no lineales, a saber, las interacciones sólido-fluido-térmico. En este artículo, para abordar la definición de parámetros de diseño apropiados, se explora por primera vez el espacio de variables operativas mediante la elaboración de una simulación por método de elementos finitos que abarca las ecuaciones de movimiento estructural, energía y Navier-Stokes promediadas por Reynolds turbulento. Este modelo completamente acoplado se prueba implementando un análisis de sensibilidad para un diseño preliminar de un perfil TASC/NACA. Se presentan y discuten las distribuciones de temperatura y velocidad, incluyendo nuevas métricas que conducen a cálculos de sustentación aerodinámica. Cuando se calcula la eficiencia como la relación de sustentación a resistencia, se encuentra que varía de manera no lineal en el rango de 0 a 45, con la potencia de activación en el rango de 0 a 1000 W.
Descripción
En el marco de la aerodinámica innovadora, se pueden desarrollar y explotar perfiles aerodinámicos activos basados en la integración de aleaciones metálicas con memoria de forma (SMA), lo que permite la adaptación de la superficie, es decir, cambios de forma en respuesta a entradas térmicas operativas, dependiendo del comportamiento aerodinámico deseado. El propósito de las capacidades mejoradas de los perfiles aerodinámicos de cambio de forma activados térmicamente (TASC) es ofrecer beneficios en términos de rendimiento de la aeronave y tasa de consumo de combustible. El diseño de perfiles TASC se basa en tres fenómenos entrelazados y no lineales, a saber, las interacciones sólido-fluido-térmico. En este artículo, para abordar la definición de parámetros de diseño apropiados, se explora por primera vez el espacio de variables operativas mediante la elaboración de una simulación por método de elementos finitos que abarca las ecuaciones de movimiento estructural, energía y Navier-Stokes promediadas por Reynolds turbulento. Este modelo completamente acoplado se prueba implementando un análisis de sensibilidad para un diseño preliminar de un perfil TASC/NACA. Se presentan y discuten las distribuciones de temperatura y velocidad, incluyendo nuevas métricas que conducen a cálculos de sustentación aerodinámica. Cuando se calcula la eficiencia como la relación de sustentación a resistencia, se encuentra que varía de manera no lineal en el rango de 0 a 45, con la potencia de activación en el rango de 0 a 1000 W.