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Interacción Fluido-Estructura de una Hélice Bajo un Campo de Flujo de Dos Escalas

Autores: Shi, Xiaowei; Huang, Xingrong; Fang, Le

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2025

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Acceso abierto

Artículo científico
2025

Interacción Fluido-Estructura de una Hélice Bajo un Campo de Flujo de Dos Escalas


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Hélice
Condiciones de entrada
Interacciones multiescala
Simulaciones URANS
Fragmentación de vórtices
Características hidrodinámicas

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
La interacción entre el casco del barco y el movimiento rotacional de la hélice provoca que la hélice opere bajo condiciones de entrada no uniformes. En realidad, el estela efectiva del barco constituye una superposición no lineal compleja de múltiples números de onda. Sin embargo, los estudios existentes a menudo descuidan estas interacciones a múltiples escalas. En este trabajo, se realizan simulaciones de Navier-Stokes promediadas en Reynolds no estacionarias (URANS) con un modelo de entrada a dos escalas para investigar la interacción fluido-estructura de una hélice bajo entrada a múltiples escalas. El modelo introduce modos de Fourier a gran escala y a pequeña escala junto con perturbaciones transversales, permitiendo una variación sistemática de las características de entrada. Los resultados revelan que los modos a gran escala amplifican las fluctuaciones de empuje no estacionarias y mejoran la fragmentación de vórtices, mientras que los modos a pequeña escala producen efectos similares pero más débiles, influyendo principalmente en los componentes de alta frecuencia del empuje no estacionario. En contraste, las perturbaciones transversales reducen la no uniformidad de la entrada, suprimen efectivamente las fluctuaciones de empuje de una sola pala y preservan las estructuras de vórtice coherentes de la estela. Este estudio destaca la importancia de los efectos a múltiples escalas en las características hidrodinámicas no estacionarias de las hélices marinas y proporciona información útil para la optimización del diseño de hélices y dispositivos de ahorro de energía.

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