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Una Investigación Experimental de la Transferencia de Calor Convectivo en un Pequeño Rotor de Helicóptero con Configuraciones de Prueba de Anti-Hielo y Deshielo

Autores: Samad, Abdallah; Villeneuve, Eric; Blackburn, Caroline; Morency, François; Volat, Christophe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2021

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Acceso abierto

Artículo científico
2021

Una Investigación Experimental de la Transferencia de Calor Convectivo en un Pequeño Rotor de Helicóptero con Configuraciones de Prueba de Anti-Hielo y Deshielo


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Rotorcraft
Formación de hielo
Transferencia de calor
Número de Nusselt
Número de Reynolds
Correlaciones

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Las simulaciones exitosas de formación y deshielo de hielo para aeronaves requieren una buena predicción de la transferencia de calor convectiva en la superficie de las palas. La formación de hielo en aeronaves es un fenómeno no deseado que se sabe que causa cancelaciones de vuelos, pérdida de rendimiento del rotor y vibraciones severas que pueden tener consecuencias desastrosas y mortales. Tras una serie de experimentos realizados en el Laboratorio Internacional de Materiales Antihielo (AMIL), este documento proporciona mediciones de transferencia de calor en palas de rotor calentadas, tanto en los modos de antihielo como de deshielo en términos del Número de Nusselt. El objetivo es desarrollar correlaciones para la presencia de (1) una capa de hielo en las palas y (2) contenido de agua líquida en el flujo libre sin hielo. Con el fin de comparar, se comparan los valores de transferencia de calor en ejecuciones secas. Las mediciones se informan en la nariz del borde de ataque de la pala, para tres velocidades de rotor = 500, 900 y 1000 RPM; un ángulo de paso = 6 grados; y tres posiciones radiales diferentes, = 0.6, 0.75 y 0.95. Las pruebas de deshielo se realizan dos veces, una para una acumulación de hielo en glaseado y otra para hielo de rime. Los resultados indican que el número de Nusselt y el número de Reynolds aumentaron directamente con el aumento de la velocidad del rotor, principalmente debido a un incremento en el número de Reynolds. Las mediciones indican que la relación de Nusselt a Reynolds fue siempre mayor que 1 como resultado directo de la adición de spray de agua. El comportamiento del número de Nusselt fue diferente y se vio afectado en gran medida por el grosor del hielo en la pala. Sin embargo, el hielo actuó como un aislante en la superficie de la pala y la relación de Nusselt a Reynolds fue siempre menor que 1, minimizando así el efecto de la convección. Se proponen cuatro correlaciones para el número de Nusselt, el número de Reynolds y el número de Nusselt, con un error promedio entre 3.61% y 12.41%. La correlación satisface lo que se espera de la transferencia de calor cerca del borde de ataque de un perfil aerodinámico, donde el número de Nusselt se correlaciona bien con el número de Reynolds.

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