Combinación de un modelo de línea/disco de actuador avanzado y un solucionador de volumen finito no estructurado de alto orden para rotores de helicópteros
Autores: Yang, Minghao; Li, Shu; Pei, Weicheng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2024
Acceso abierto
Artículo científico
2024
Combinación de un modelo de línea/disco de actuador avanzado y un solucionador de volumen finito no estructurado de alto orden para rotores de helicópteros
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Campo de investigación
Aerodinámica de rotorcraft
Estructuras de vórtice
Estelas de rotor
Palas de rotor
Análisis aerodinámico
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
En el campo de la investigación de la aerodinámica de los rotores, hay dos desafíos fundamentales: resolver las complejas estructuras de vórtices en los estelas de los rotores y representar las palas del rotor en el flujo de aire ambiente. En este artículo, abordamos el primer desafío utilizando un solucionador de volumen finito no estructurado de tercer orden, que exhibe una menor disipación numérica que su contraparte de segundo orden. Esto permite una resolución suficiente de pequeñas estructuras de vórtices en mallas relativamente gruesas. Con este solucionador de flujo, se aborda el segundo desafío modelando cada rotor como un disco de actuador (es decir, el modelo de disco de actuador (ADM)) o modelando cada pala como una línea de actuador (es decir, el modelo de línea de actuador (ALM)). Ambos modelos están equipados con una corrección de pérdida de punta mejorada, que se introduce en detalle en la sección de metodología. En la sección de experimentos numéricos, se han comparado las propiedades de convergencia numérica de los dos tipos de solucionadores en el caso de un ala infinita bidimensional. Además, se discute la relación entre el ALM y la teoría de línea de sustentación en los casos de cálculos de alas fijas. Otro objetivo de estos casos es validar la corrección de pérdida de punta presentada. La validación del ALM/ADM y las comparaciones de eficiencia computacional también se demuestran en simulaciones que involucran tanto rotores en posición de espera como en vuelo hacia adelante. Se encontró que la combinación del solucionador de volumen finito de tercer orden y el ALM/ADM con la corrección de pérdida de punta mejorada presenta una forma eficiente de realizar el análisis aerodinámico del flujo descendente inducido por el rotor.
Descripción
En el campo de la investigación de la aerodinámica de los rotores, hay dos desafíos fundamentales: resolver las complejas estructuras de vórtices en los estelas de los rotores y representar las palas del rotor en el flujo de aire ambiente. En este artículo, abordamos el primer desafío utilizando un solucionador de volumen finito no estructurado de tercer orden, que exhibe una menor disipación numérica que su contraparte de segundo orden. Esto permite una resolución suficiente de pequeñas estructuras de vórtices en mallas relativamente gruesas. Con este solucionador de flujo, se aborda el segundo desafío modelando cada rotor como un disco de actuador (es decir, el modelo de disco de actuador (ADM)) o modelando cada pala como una línea de actuador (es decir, el modelo de línea de actuador (ALM)). Ambos modelos están equipados con una corrección de pérdida de punta mejorada, que se introduce en detalle en la sección de metodología. En la sección de experimentos numéricos, se han comparado las propiedades de convergencia numérica de los dos tipos de solucionadores en el caso de un ala infinita bidimensional. Además, se discute la relación entre el ALM y la teoría de línea de sustentación en los casos de cálculos de alas fijas. Otro objetivo de estos casos es validar la corrección de pérdida de punta presentada. La validación del ALM/ADM y las comparaciones de eficiencia computacional también se demuestran en simulaciones que involucran tanto rotores en posición de espera como en vuelo hacia adelante. Se encontró que la combinación del solucionador de volumen finito de tercer orden y el ALM/ADM con la corrección de pérdida de punta mejorada presenta una forma eficiente de realizar el análisis aerodinámico del flujo descendente inducido por el rotor.