Modelado y Simulación de Reducción de Arrastre por Riblet
Autores: Mele, Benedetto
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado y Simulación de Reducción de Arrastre por Riblet
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Reducción pasiva de la resistencia
Ribletes
Simulaciones Numéricas Directas
Altos números de Reynolds
Dispositivos de reducción de resistencia
Aplicaciones aeronáuticas
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Una de las técnicas de reducción de arrastre pasivo más interesantes se basa en el uso de ribletes o superficies estriadas en la dirección del flujo. Las características detalladas del flujo dentro de las estrías solo pueden ser detectadas numéricamente mediante Simulaciones Numéricas Directas (DNS), que aún son inviables para números de Reynolds altos y flujos complejos. Muchos artículos informan sobre la DNS de flujos en superficies microestriadas proporcionando detalles fundamentales sobre los dispositivos de reducción de arrastre, pero todos están limitados a flujos en placas o canales lejos de los números de Reynolds de ingeniería. La simulación numérica de ribletes y otros dispositivos de reducción de arrastre a números de Reynolds muy altos es difícil de realizar debido a las dimensiones de los ribletes (micrones en aplicaciones aeronáuticas). Para superar estas dificultades, se han desarrollado algunos modelos para la simulación de ribletes en los últimos años, gracias a los datos proporcionados por DNS, experimentos y análisis teóricos. En todos estos modelos, la reducción de arrastre se modela en lugar de capturarse de manera efectiva; sin embargo, el análisis de algunos efectos no locales en configuraciones aeronáuticas prácticas con ribletes requiere su adopción. En este artículo, se muestran las capacidades de estos modelos para predecir el rendimiento de los ribletes y algunas características interesantes del efecto de los ribletes sobre el arrastre de forma y las ondas de choque. Se discuten y comparan dos modelos mostrando sus respectivas ventajas y limitaciones y proporcionando posibles mejoras. Se discute una comparación entre los dos modelos en términos de precisión y convergencia, y se proponen dos nuevas fórmulas para mejorar uno de estos modelos. Finalmente, se proporciona una revisión de los resultados obtenidos por los dos modelos mostrando sus capacidades en el análisis del efecto de los ribletes en configuraciones complejas.
Descripción
Una de las técnicas de reducción de arrastre pasivo más interesantes se basa en el uso de ribletes o superficies estriadas en la dirección del flujo. Las características detalladas del flujo dentro de las estrías solo pueden ser detectadas numéricamente mediante Simulaciones Numéricas Directas (DNS), que aún son inviables para números de Reynolds altos y flujos complejos. Muchos artículos informan sobre la DNS de flujos en superficies microestriadas proporcionando detalles fundamentales sobre los dispositivos de reducción de arrastre, pero todos están limitados a flujos en placas o canales lejos de los números de Reynolds de ingeniería. La simulación numérica de ribletes y otros dispositivos de reducción de arrastre a números de Reynolds muy altos es difícil de realizar debido a las dimensiones de los ribletes (micrones en aplicaciones aeronáuticas). Para superar estas dificultades, se han desarrollado algunos modelos para la simulación de ribletes en los últimos años, gracias a los datos proporcionados por DNS, experimentos y análisis teóricos. En todos estos modelos, la reducción de arrastre se modela en lugar de capturarse de manera efectiva; sin embargo, el análisis de algunos efectos no locales en configuraciones aeronáuticas prácticas con ribletes requiere su adopción. En este artículo, se muestran las capacidades de estos modelos para predecir el rendimiento de los ribletes y algunas características interesantes del efecto de los ribletes sobre el arrastre de forma y las ondas de choque. Se discuten y comparan dos modelos mostrando sus respectivas ventajas y limitaciones y proporcionando posibles mejoras. Se discute una comparación entre los dos modelos en términos de precisión y convergencia, y se proponen dos nuevas fórmulas para mejorar uno de estos modelos. Finalmente, se proporciona una revisión de los resultados obtenidos por los dos modelos mostrando sus capacidades en el análisis del efecto de los ribletes en configuraciones complejas.