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Rugosidad de Superficie en RANS Aplicado a la Simulación de Acumulación de Hielo en Aeronaves: Una Revisión

Autores: Ignatowicz, Kevin; Morency, François; Beaugendre, Héloïse

Idioma: Inglés

Editor: MDPI

Año: 2023

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Acceso abierto

Artículo científico
2023

Rugosidad de Superficie en RANS Aplicado a la Simulación de Acumulación de Hielo en Aeronaves: Una Revisión


Categoría

Ingeniería y Tecnología

Subcategoría

Ingeniería Mecánica

Palabras clave

Experimental
Numérico
Rugosidad de la superficie
Capa límite
Modelo RANS
Acumulación de hielo

Licencia

CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual

Consultas: 1

Citaciones: Sin citaciones


Descripción
Los estudios experimentales y numéricos de dinámica de fluidos destacan un cambio en la estructura del flujo en presencia de rugosidad superficial. Los cambios involucran tanto la transferencia de calor en la pared como la fricción de la piel, y están principalmente restringidos a la región interna de la capa límite. El hielo en vuelo en aeronaves es una aplicación típica donde las superficies rugosas juegan un papel importante en la estructura del flujo de aire y el posterior crecimiento del hielo. El objetivo de este trabajo es investigar cómo se aborda la rugosidad superficial en RANS con capas límite resueltas en la pared para aplicaciones aeronáuticas, con un enfoque en la rugosidad inducida por el hielo. La revisión de la literatura muestra que se calibraron correlaciones semi-empíricas en datos experimentales para modelar los cambios de flujo en presencia de rugosidad. Las correlaciones para RANS no resuelven explícitamente la rugosidad individual. Principalmente involucran modificaciones del modelo de turbulencia para tener en cuenta los cambios en los perfiles de velocidad y temperatura en la región cercana a la pared. El enfoque de rugosidad equivalente de grano de arena (ESGR) surge como una métrica popular para caracterizar la rugosidad y se emplea como una escala de longitud para el modelo RANS. Para el hielo en vuelo, se desarrollaron correlaciones, teniendo en cuenta tanto la geometría de la superficie como las condiciones atmosféricas. A pesar de estos esfuerzos de investigación, existen incertidumbres en algunas condiciones específicas, donde las variaciones de rugosidad en el espacio y el tiempo dificultan la calibración de las simulaciones. La investigación que aborde esta brecha podría ayudar a mejorar las predicciones de acumulación de hielo.

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