Optimización Geométrica de Cuerpos Romos con Aerodisco y Chorro Opuesto para la Reducción de Arrastre por Olas y Calor
Autores: Hamza, Muhammad; Khan, Saima Bukhat; Maqsood, Adnan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización Geométrica de Cuerpos Romos con Aerodisco y Chorro Opuesto para la Reducción de Arrastre por Olas y Calor
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Técnicas de control de flujo pasivo
Activo
Híbrido
Resistencia por onda
Calentamiento aerodinámico
Aerodisco
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 30
Citaciones: Sin citaciones
El uso de técnicas de control de flujo pasivas, activas o híbridas se investiga a menudo para reducir la firma acústica, la resistencia de onda y el calentamiento aerodinámico asociados con el régimen de flujo supersónico. Esta investigación explora técnicas de control de flujo pasivas y híbridas para lograr una reducción óptima en la resistencia de onda y el calentamiento aerodinámico en un cuerpo romo utilizando un aerodisco. Mientras que las técnicas pasivas utilizan uno o dos aerospikes, las técnicas híbridas emplean chorros opuestos y aerospikes. Se realiza un análisis numérico utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) para analizar el campo de flujo de los cuerpos. La técnica estadística, Diseño de Experimentos (DOE), se combina con el Método de Superficie de Respuesta (RSM) para encontrar la configuración óptima para cuatro casos generando un espacio de diseño. Se consideraron dos casos para la optimización: un aerospike único con y sin chorro opuesto y un aerospike doble con y sin chorro opuesto. Las variables utilizadas para el diseño de los aerodiscos fueron la longitud del spike y el diámetro, mientras que las variables de respuesta fueron la resistencia de onda y el flujo de calor normalizado. El estudio actual ha establecido una relación óptima entre la longitud del spike y el diámetro del aerospike ubicado frente al cuerpo romo principal tanto para aerospikes simples como dobles. Los resultados del estudio sugieren que una configuración de aerodisco doble es más beneficiosa para reducir la resistencia y el flujo de calor a velocidad supersónica que un aerodisco simple. Al incorporar un chorro opuesto a una relación de presión de 0.8 desde el aerodisco frontal hasta el cuerpo romo con spike, se puede reducir la resistencia y el flujo de calor en un 86% y un 95%, respectivamente. Finalmente, se realiza una verificación numérica para los diseños optimizados estadísticamente.
Descripción
El uso de técnicas de control de flujo pasivas, activas o híbridas se investiga a menudo para reducir la firma acústica, la resistencia de onda y el calentamiento aerodinámico asociados con el régimen de flujo supersónico. Esta investigación explora técnicas de control de flujo pasivas y híbridas para lograr una reducción óptima en la resistencia de onda y el calentamiento aerodinámico en un cuerpo romo utilizando un aerodisco. Mientras que las técnicas pasivas utilizan uno o dos aerospikes, las técnicas híbridas emplean chorros opuestos y aerospikes. Se realiza un análisis numérico utilizando las ecuaciones de Navier-Stokes promediadas por Reynolds (RANS) para analizar el campo de flujo de los cuerpos. La técnica estadística, Diseño de Experimentos (DOE), se combina con el Método de Superficie de Respuesta (RSM) para encontrar la configuración óptima para cuatro casos generando un espacio de diseño. Se consideraron dos casos para la optimización: un aerospike único con y sin chorro opuesto y un aerospike doble con y sin chorro opuesto. Las variables utilizadas para el diseño de los aerodiscos fueron la longitud del spike y el diámetro, mientras que las variables de respuesta fueron la resistencia de onda y el flujo de calor normalizado. El estudio actual ha establecido una relación óptima entre la longitud del spike y el diámetro del aerospike ubicado frente al cuerpo romo principal tanto para aerospikes simples como dobles. Los resultados del estudio sugieren que una configuración de aerodisco doble es más beneficiosa para reducir la resistencia y el flujo de calor a velocidad supersónica que un aerodisco simple. Al incorporar un chorro opuesto a una relación de presión de 0.8 desde el aerodisco frontal hasta el cuerpo romo con spike, se puede reducir la resistencia y el flujo de calor en un 86% y un 95%, respectivamente. Finalmente, se realiza una verificación numérica para los diseños optimizados estadísticamente.