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Optimización de la forma aerodinámica de la entrada de aire de un propulsor de aeronave con ingestión de capa límite

Autores: Sudasinghe, Ayesh; Rajakareyar, Padmassun; Matida, Edgar; Abo El Ella, Hamza; ElSayed, Mostafa S. A.

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Optimización de la forma aerodinámica de la entrada de aire de un propulsor de aeronave con ingestión de capa límite


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Crecimiento
Industria aérea
Aviación consciente del medio ambiente
Aeronaves eficientes en combustible
Ingestión de capa límite
Sistema de propulsión BLI

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
El crecimiento de la industria aérea ha puesto de manifiesto la necesidad de una aviación más consciente del medio ambiente, lo que ha llevado a la conceptualización de aeronaves más eficientes en el consumo de combustible. Un concepto que ha recibido una atención significativa y que se ha asociado con una mejor eficiencia de combustible es el sistema de propulsión de ingestión de capa límite (BLI), que se refiere a la ingestión del estela de la aeronave por los propulsores. Aunque se ha demostrado teóricamente que el BLI reduce el consumo de combustible, esto puede verse potencialmente compensado por la reducción de la eficiencia y la estabilidad que experimenta el propulsor en presencia de un flujo distorsionado. Por lo tanto, las tomas de aire del motor deben ser optimizadas para mitigar los efectos del BLI en el sistema de propulsión. En este trabajo, se investiga la optimización de la forma de una toma de aire BLI utilizando una técnica de deformación libre en combinación con un algoritmo genético multiobjetivo, con el fin de minimizar las pérdidas de presión y la distorsión en la entrada del motor. La optimización se realiza en una toma de aire en forma de S a una altitud de crucero de aproximadamente 37,000 pies y un número de Mach de flujo libre de 0.7. Se desarrolló una estrategia de optimización para la tarea que fue capaz de producir un conjunto óptimo de diseños de Pareto con una mejor recuperación de presión y distorsión. La tendencia general de los diseños óptimos muestra que, para reducir la distorsión, el optimizador acelera el flujo para reducir el tamaño de la región de baja presión total y aumentar la presión dinámica en la entrada del motor. En contraste, la recuperación de presión se incrementó al reducir la velocidad, así como al desplazar la región de máxima velocidad hacia la salida, lo que reduce las pérdidas por disipación viscosa dentro de la toma de aire. El resultado final es una estrategia de optimización totalmente autónoma que resulta en una reducción de las pérdidas de presión y una disminución de la distorsión, lo que lleva a diseños de tomas de aire BLI en forma de S más eficientes.

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