Optimización Aerodinámica del Diseño de Alas Supersónicas Basada en Adjunto Discreto
Autores: Rao, Hanyue; Shi, Yayun; Bai, Junqiang; Chen, Yifu; Yang, Tihao; Li, Junfu
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Optimización Aerodinámica del Diseño de Alas Supersónicas Basada en Adjunto Discreto
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Consumo de combustible
Diseño aerodinámico
Reducción de la resistencia
Ala supersónica
Optimización
Navier-Stokes promediado por Reynolds
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
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Citaciones: Sin citaciones
Reducir el consumo de combustible y mejorar la economía al reducir efectivamente la resistencia de crucero es el principal objetivo del diseño aerodinámico de aeronaves civiles supersónicas. En este documento, se aplica el sistema de diseño de optimización aerodinámica basado en la ecuación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) y la teoría del adjunto discreto al diseño de alas supersónicas. Basado en este sistema, se llevó a cabo un estudio de diseño de optimización de un solo punto para la reducción de la resistencia aerodinámica en condiciones de crucero para dos configuraciones típicas de alas supersónicas, borde de ataque subsónico y borde de ataque supersónico, alcanzando una reducción de resistencia del 3.78% y 4.53%, respectivamente. Se exploraron las características de diseño aerodinámico de diferentes tipos de alas supersónicas desde las perspectivas de carga alar, distribución del ángulo de torsión, distribución de presión, características de forma del perfil alar y características del campo de flujo. Los resultados de la optimización muestran que la reducción de resistencia de la configuración de borde de ataque subsónico está dominada por la resistencia inducida, mientras que el optimizador se centra principalmente en reducir la resistencia de la onda de choque para la configuración de borde de ataque supersónico. Al comparar el análisis de sensibilidad de los coeficientes de sustentación y resistencia a la deformación del perfil alar con los resultados de optimización, se analizan cualitativamente las direcciones dominantes optimizadas de dos tipos de alas supersónicas. Las derivadas obtenidas de las ecuaciones del adjunto discreto son útiles para elaborar la tendencia de diseño y la razón de la generación de compromisos de alas supersónicas bajo configuraciones específicas y restricciones de ingeniería, lo que proporciona una referencia para el diseño de alas supersónicas en el futuro.
Descripción
Reducir el consumo de combustible y mejorar la economía al reducir efectivamente la resistencia de crucero es el principal objetivo del diseño aerodinámico de aeronaves civiles supersónicas. En este documento, se aplica el sistema de diseño de optimización aerodinámica basado en la ecuación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) y la teoría del adjunto discreto al diseño de alas supersónicas. Basado en este sistema, se llevó a cabo un estudio de diseño de optimización de un solo punto para la reducción de la resistencia aerodinámica en condiciones de crucero para dos configuraciones típicas de alas supersónicas, borde de ataque subsónico y borde de ataque supersónico, alcanzando una reducción de resistencia del 3.78% y 4.53%, respectivamente. Se exploraron las características de diseño aerodinámico de diferentes tipos de alas supersónicas desde las perspectivas de carga alar, distribución del ángulo de torsión, distribución de presión, características de forma del perfil alar y características del campo de flujo. Los resultados de la optimización muestran que la reducción de resistencia de la configuración de borde de ataque subsónico está dominada por la resistencia inducida, mientras que el optimizador se centra principalmente en reducir la resistencia de la onda de choque para la configuración de borde de ataque supersónico. Al comparar el análisis de sensibilidad de los coeficientes de sustentación y resistencia a la deformación del perfil alar con los resultados de optimización, se analizan cualitativamente las direcciones dominantes optimizadas de dos tipos de alas supersónicas. Las derivadas obtenidas de las ecuaciones del adjunto discreto son útiles para elaborar la tendencia de diseño y la razón de la generación de compromisos de alas supersónicas bajo configuraciones específicas y restricciones de ingeniería, lo que proporciona una referencia para el diseño de alas supersónicas en el futuro.