Diseño, Pruebas y Modelado Numérico de un Generador de Ráfagas para un Túnel de Viento de Baja Velocidad
Autores: Manolesos, Marinos; Ampatis, Christos; Gkiolas, Dimitris; Rekoumis, Konstantinos; Papadakis, George
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2026
Acceso abierto
Artículo científico
2026
Diseño, Pruebas y Modelado Numérico de un Generador de Ráfagas para un Túnel de Viento de Baja Velocidad
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Reproducción precisa
Ráfagas deterministas
Túneles de viento
Respuesta aeroelástica
Generador de ráfagas
Dinámica de fluidos computacional
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
La reproducción precisa de ráfagas deterministas en túneles de viento es esencial para estudiar la aerodinámica no estacionaria y la respuesta aeroelástica en aeronaves, vehículos aéreos no tripulados y turbinas eólicas. Este trabajo presenta el diseño, la caracterización experimental y la modelización numérica de un generador de ráfagas de baja velocidad basado en palas oscilantes, capaz de producir ráfagas de alta amplitud en regímenes de flujo fuertemente no estacionarios. Las mediciones de hilo caliente en flujo cruzado se combinan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) precisas en el tiempo para analizar la formación y propagación de ráfagas. Se muestra que las ráfagas clásicas "1-cos" exhiben picos de velocidad negativa pronunciados asociados con la separación de vórtices de inicio y parada. Se propone un protocolo de movimiento de palas modificado que reduce significativamente el factor de pico negativo mientras preserva una relación de ráfaga sustancial en un amplio rango de frecuencias reducidas. Las mediciones se complementan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). El estudio de CFD incluyó simulaciones URANS 2D y 3D, así como simulaciones DES de mayor fidelidad. El análisis del campo de flujo revela que las variaciones secundarias en el ángulo de ráfaga surgen de interacciones no lineales entre los vórtices desprendidos por palas adyacentes y están influenciadas por la confinación del túnel de viento. Los resultados proporcionan una visión física de las limitaciones de los generadores de ráfagas de palas oscilantes y orientación para el diseño de sistemas de generación de ráfagas de alta fidelidad.
Descripción
La reproducción precisa de ráfagas deterministas en túneles de viento es esencial para estudiar la aerodinámica no estacionaria y la respuesta aeroelástica en aeronaves, vehículos aéreos no tripulados y turbinas eólicas. Este trabajo presenta el diseño, la caracterización experimental y la modelización numérica de un generador de ráfagas de baja velocidad basado en palas oscilantes, capaz de producir ráfagas de alta amplitud en regímenes de flujo fuertemente no estacionarios. Las mediciones de hilo caliente en flujo cruzado se combinan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD) precisas en el tiempo para analizar la formación y propagación de ráfagas. Se muestra que las ráfagas clásicas "1-cos" exhiben picos de velocidad negativa pronunciados asociados con la separación de vórtices de inicio y parada. Se propone un protocolo de movimiento de palas modificado que reduce significativamente el factor de pico negativo mientras preserva una relación de ráfaga sustancial en un amplio rango de frecuencias reducidas. Las mediciones se complementan con simulaciones de dinámica de fluidos computacional (CFD). El estudio de CFD incluyó simulaciones URANS 2D y 3D, así como simulaciones DES de mayor fidelidad. El análisis del campo de flujo revela que las variaciones secundarias en el ángulo de ráfaga surgen de interacciones no lineales entre los vórtices desprendidos por palas adyacentes y están influenciadas por la confinación del túnel de viento. Los resultados proporcionan una visión física de las limitaciones de los generadores de ráfagas de palas oscilantes y orientación para el diseño de sistemas de generación de ráfagas de alta fidelidad.