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Predicción de la transferencia de calor en el rotor utilizando la teoría de momento de elemento de hoja viscosa y el método de red de vórtices no estacionarios

Autores: Samad, Abdallah; Tagawa, Gitsuzo B. S.; Morency, François; Volat, Christophe

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2020

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Acceso abierto

Artículo científico
2020

Predicción de la transferencia de calor en el rotor utilizando la teoría de momento de elemento de hoja viscosa y el método de red de vórtices no estacionarios


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Transferencia de calor por convección
Palas de helicóptero
Acumulación de hielo
Sistemas de protección contra hielo
Dinámica de Fluidos Computacional
Palas del rotor

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 15

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Calcular la transferencia de calor convectiva no estacionaria en las palas de los helicópteros es el primer paso en la predicción de la acumulación de hielo y el diseño de sistemas de protección contra el hielo. Las simulaciones utilizando Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) modelan con éxito la compleja aerodinámica de los rotores, así como la transferencia de calor en las superficies de las palas, pero para un diseño conceptual, pueden ser favorables métodos de cálculo más rápidos. En la literatura reciente, se utilizaron métodos clásicos como la teoría del momento del elemento de pala (BEMT) y el método de red de vórtices no estacionarios (UVLM) para producir resultados aerodinámicos de mayor fidelidad al acoplarlos a bases de datos CFD viscosas. La novedad de esta investigación proviene de la introducción de una capa adicional de la técnica de acoplamiento para predecir la transferencia de calor en las palas del rotor utilizando BEMT y UVLM. El nuevo enfoque implementa el acoplamiento viscoso de los dos métodos por un lado e introduce un enlace a una nueva correlación de transferencia de calor determinada por CFD para perfiles aerodinámicos. De esta manera, se estima la transferencia de calor convectiva en palas de rotor limpias de hielo, beneficiándose de la extensión viscosa de BEMT y UVLM. La predicción de transferencia de calor por CFD se verifica utilizando correlaciones existentes para un caso de prueba de placa plana. Las predicciones de empuje por el UVLM y BEMT implementados coinciden dentro del 2% y el 80% en comparación con los datos experimentales. Las ubicaciones de los vórtices de punta por el UVLM se predicen dentro del 90%, pero fallan en el efecto de suelo extremo. Los resultados finales se presentan como una estimación de la transferencia de calor para un típico rotor de cola de helicóptero ligero en cuatro casos de prueba: en vuelo estacionario, efecto de suelo, axial y vuelo hacia adelante.

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