Un método rápido para la predicción del coeficiente de transferencia de calor en las superficies heladas de las alas de aeronaves basado en un modelo integral de capa límite particionado
Autores: Wang, Liu; Zhang, Dexin; Cheng, Zikang; Feng, Jiaxin; Sun, Bo; Chen, Jianye; Xie, Junlong
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Un método rápido para la predicción del coeficiente de transferencia de calor en las superficies heladas de las alas de aeronaves basado en un modelo integral de capa límite particionado
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Hielo en aeronaves
Coeficiente de transferencia de calor
Capa límite de pared rugosa
Sistemas anti-hielo
Dinámica de gotas de agua
Perfil aerodinámico NACA0012
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 57
Citaciones: Sin citaciones
La formación de hielo en la superficie de las alas de los aviones compromete la seguridad del vuelo, donde el cálculo preciso del coeficiente de transferencia de calor en las superficies de los perfiles alares sirve como un requisito previo para el diseño de sistemas térmicos anti-hielo. Sin embargo, durante las condiciones de formación de hielo, la morfología del hielo cambia la rugosidad de las paredes y las propiedades de transición, lo que dificulta la determinación precisa del coeficiente de transferencia de calor. El estudio actual desarrolla una metodología integral de capa límite de pared rugosa particionada para superar este problema, ampliando el método integral de capa límite convencional. La técnica genera una formulación del coeficiente de transferencia de calor convectivo para superficies de hielo en aviones, teniendo en cuenta las diferencias de rugosidad provocadas por la forma de las gotas de agua. Los resultados muestran que el método integral de capa límite de pared rugosa particionada divide la superficie del ala en tres zonas distintas basadas en la dinámica de las gotas de agua: una zona lisa, una zona rugosa y una zona de retroceso, cada una asociada con valores de rugosidad específicos. Se utilizó el perfil alar NACA0012 para la validación numérica, que mostró que los datos computacionales y experimentales concuerdan bien. Además, el enfoque sugerido predice las ubicaciones de transición con un alto grado de acuerdo con los resultados experimentales.
Descripción
La formación de hielo en la superficie de las alas de los aviones compromete la seguridad del vuelo, donde el cálculo preciso del coeficiente de transferencia de calor en las superficies de los perfiles alares sirve como un requisito previo para el diseño de sistemas térmicos anti-hielo. Sin embargo, durante las condiciones de formación de hielo, la morfología del hielo cambia la rugosidad de las paredes y las propiedades de transición, lo que dificulta la determinación precisa del coeficiente de transferencia de calor. El estudio actual desarrolla una metodología integral de capa límite de pared rugosa particionada para superar este problema, ampliando el método integral de capa límite convencional. La técnica genera una formulación del coeficiente de transferencia de calor convectivo para superficies de hielo en aviones, teniendo en cuenta las diferencias de rugosidad provocadas por la forma de las gotas de agua. Los resultados muestran que el método integral de capa límite de pared rugosa particionada divide la superficie del ala en tres zonas distintas basadas en la dinámica de las gotas de agua: una zona lisa, una zona rugosa y una zona de retroceso, cada una asociada con valores de rugosidad específicos. Se utilizó el perfil alar NACA0012 para la validación numérica, que mostró que los datos computacionales y experimentales concuerdan bien. Además, el enfoque sugerido predice las ubicaciones de transición con un alto grado de acuerdo con los resultados experimentales.