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Investigación sobre los Métodos para Obtener Características de Impacto de Gotitas en el Marco Lagrangiano

Autores: Shen, Xiaobin; Xiao, Chunhua; Ning, Yijun; Wang, Huanfa; Lin, Guiping; Wang, Liangquan

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2024

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Acceso abierto

Artículo científico
2024

Investigación sobre los Métodos para Obtener Características de Impacto de Gotitas en el Marco Lagrangiano


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Impact
Gotas de agua sobreenfriadas
Formación de hielo en aeronaves
Características de impacto
Método lagrangiano
Eficiencia de recolección

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 21

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El impacto de las gotas de agua sobreenfriadas es la causa de la formación de hielo en las aeronaves, y la adquisición de las características de impacto es clave para la predicción de la formación de hielo y el diseño de sistemas de protección contra el hielo. Se requiere la introducción de la eficiencia de recolección de gotas de agua para obtener las características del método lagrangiano. En este trabajo, se establecen un método tradicional de tubo de flujo, un método local de tubo de flujo y un método estadístico para calcular la eficiencia de recolección local, basado en las trayectorias de las gotas lagrangianas. A través de las simulaciones numéricas del campo de flujo aire-gota alrededor de un perfil aerodinámico NACA 0012, se verifica la precisión de los tres métodos en cuanto a la eficiencia de recolección. Luego, se aplican estos tres métodos para obtener los resultados de las trayectorias de las gotas de agua y la eficiencia de recolección de un conducto en forma de S, una sección cónica de motor en 2D y un túnel de viento de formación de hielo. Los resultados muestran que las distribuciones de la eficiencia de recolección de gotas de agua obtenidas por los tres métodos son consistentes y que los tres métodos son viables cuando las gotas de agua no se superponen ni se cruzan antes de impactar las superficies de la aeronave. Cuando las gotas de agua son sombreadas por superficies aguas arriba o son impulsadas por inyección de aire, las trayectorias de las gotas pueden superponerse o incluso cruzarse, y las eficiencias de recolección locales obtenidas por el método tradicional de tubo de flujo, el método local de tubo de flujo y el método estadístico pueden diferir. El método estadístico es relativamente preciso. Sin embargo, no todas las características de impacto de las gotas obtenidas por los tres métodos son diferentes debido a estos efectos, y la no intersección de las trayectorias de las gotas no es una condición necesaria para el uso del método de tubo de flujo. Los efectos de los cruces de trayectorias se analizan y discuten en detalle en diferentes situaciones para los tres métodos. Este trabajo es útil para comprender y calcular con precisión las características de impacto de las gotas y es de gran importancia para las simulaciones del proceso de formación de hielo en aeronaves y el rango de anti/deshielo.

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