Optimización de la forma aerodinámica de un ala de deformación de curvatura y estimación de ruido
Autores: Valldosera Martinez, Robert; Afonso, Frederico; Lau, Fernando
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Optimización de la forma aerodinámica de un ala de deformación de curvatura y estimación de ruido
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Ruido de la estructura del avión
Ala que cambia de forma
Rendimiento aerodinámico
Coeficiente de sustentación
Diseño optimizado
Aeroacústica
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 36
Citaciones: Sin citaciones
Con el fin de disminuir el ruido emitido por la estructura durante el despegue y el aterrizaje de una configuración de alto sustentación bidimensional, se ha diseñado un perfil alar morfable a través de un procedimiento de optimización de diseño de forma, comenzando desde un perfil alar base (NLR 7301), con el objetivo de emular una configuración de alto sustentación en términos de rendimiento aerodinámico. Se ha implementado una metodología para lograr tales mejoras aerodinámicas mediante las ecuaciones RANS estacionarias compresibles a un cierto ángulo de ataque, con el objetivo de maximizar su coeficiente de sustentación hasta valores equivalentes respecto a la configuración de alto sustentación, respetando las restricciones estructurales impuestas para garantizar un diseño optimizado realista. Para tales propósitos, se ha llevado a cabo una optimización basada en gradientes a través del método adjunto discreto. Una vez logrado el perfil alar optimizado, se han realizado simulaciones no estacionarias para obtener distribuciones de presión en la superficie a lo largo de un cierto período de tiempo, que luego servirán como datos de entrada para el marco de predicción aeroacústica, basado en la formulación de Farassat 1A, donde los resultados subsecuentes para ambas configuraciones se procesan para permitir un análisis comparativo. En conclusión, el perfil alar morfable ha demostrado ser ventajoso en términos de aeroacústica, en la que el ruido se ha reducido con respecto a la configuración de alto sustentación convencional para un coeficiente de sustentación comparable, a pesar de verse obstaculizado por un aumento significativo del coeficiente de resistencia debido a la pérdida en el borde de salida del perfil alar morfable.
Descripción
Con el fin de disminuir el ruido emitido por la estructura durante el despegue y el aterrizaje de una configuración de alto sustentación bidimensional, se ha diseñado un perfil alar morfable a través de un procedimiento de optimización de diseño de forma, comenzando desde un perfil alar base (NLR 7301), con el objetivo de emular una configuración de alto sustentación en términos de rendimiento aerodinámico. Se ha implementado una metodología para lograr tales mejoras aerodinámicas mediante las ecuaciones RANS estacionarias compresibles a un cierto ángulo de ataque, con el objetivo de maximizar su coeficiente de sustentación hasta valores equivalentes respecto a la configuración de alto sustentación, respetando las restricciones estructurales impuestas para garantizar un diseño optimizado realista. Para tales propósitos, se ha llevado a cabo una optimización basada en gradientes a través del método adjunto discreto. Una vez logrado el perfil alar optimizado, se han realizado simulaciones no estacionarias para obtener distribuciones de presión en la superficie a lo largo de un cierto período de tiempo, que luego servirán como datos de entrada para el marco de predicción aeroacústica, basado en la formulación de Farassat 1A, donde los resultados subsecuentes para ambas configuraciones se procesan para permitir un análisis comparativo. En conclusión, el perfil alar morfable ha demostrado ser ventajoso en términos de aeroacústica, en la que el ruido se ha reducido con respecto a la configuración de alto sustentación convencional para un coeficiente de sustentación comparable, a pesar de verse obstaculizado por un aumento significativo del coeficiente de resistencia debido a la pérdida en el borde de salida del perfil alar morfable.