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Mitigación del ruido del vórtice en la punta de la pala en contraposición al diseño aerodinámico para hélices de futuros aviones eléctricos

Autores: Yao, Hua-Dong; Huang, Zhongjie; Davidson, Lars; Niu, Jiqiang; Chen, Zheng-Wei

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2022

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Acceso abierto

Artículo científico
2022

Mitigación del ruido del vórtice en la punta de la pala en contraposición al diseño aerodinámico para hélices de futuros aviones eléctricos


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Aeroespacial

Palabras clave

Hélices
Generación de ruido
Aerodinámica
Puntas de las palas
Vórtices
Mitigación del ruido

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 17

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Estudiamos la generación de ruido en las puntas de las hélices diseñadas para la propulsión de aeronaves eléctricas futuras y, además, analizamos la interrelación entre la mitigación del ruido y la mejora de la aerodinámica en términos de diseños geométricos de hélices. Se comparan hélices clásicas con tres o seis palas y una hélice conceptual con tres palas duales unidas para entender los efectos de los vórtices en las puntas de las palas sobre la generación de ruido y la aerodinámica. La pala dual de la hélice conceptual se construye uniendo las puntas de dos sub-palas. Estas hélices están diseñadas para operar bajo las mismas condiciones de flujo de corriente libre y un consumo de energía eléctrica similar. Se adopta la Simulación de Vórtices Desprendidos Retrasados Mejorada (IDDES) para la simulación del flujo y así identificar fuentes de ruido dependientes del tiempo y de alta resolución alrededor de las puntas de las palas. Los cálculos acústicos utilizan un método en el dominio del tiempo basado en la ecuación convectiva de Ffowcs Williams-Hawkings (FW-H). El empuje de la hélice conceptual de 3 palas es mayor que el de la hélice clásica de 3 palas y más que el de la de 6 palas, dado que tienen eficiencias similares. Se encuentran vórtices en las puntas de las palas emitiendo ruido de banda ancha. Dado que las hélices clásicas y conceptuales de 3 palas tienen geometrías diferentes, especialmente en las puntas de las palas, introducen desviaciones en el desarrollo del vórtice. Sin embargo, las diferencias son pequeñas en cuanto a la generación de ruido de banda ancha. En comparación con la hélice clásica de 6 palas, ambas hélices de 3 palas producen un ruido mucho mayor. La razón es que el aumento en el número de palas conduce a una reducción en la intensidad de los vórtices en las puntas. Los hallazgos indican que la mitigación del ruido a través de la modificación del diseño de la pala y el número puede ser compensada por el cambio en el rendimiento aerodinámico.

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