Un estudio de simulación de grandes vórtices promediados por Reynolds no estacionarios de la interacción entre hélice y fuselaje en propulsión eléctrica distribuida
Autores: Walvekar, Omkar; Chakravarthy, Satyanarayanan
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un estudio de simulación de grandes vórtices promediados por Reynolds no estacionarios de la interacción entre hélice y fuselaje en propulsión eléctrica distribuida
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rendimiento aerodinámico
Hélices distribuidas
Configuraciones de fuselaje-hélice
Solucionador de Navier-Stokes
Modelo de turbulencia
Burbuja de separación
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 19
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un marco conceptual para determinar la mejora en el rendimiento aerodinámico de un avión canard equipado con hélices distribuidas a lo largo de su ala principal. Se describe un estudio preliminar con cuatro configuraciones de fuselaje-hélice que se han estudiado predominantemente en diseños académicos y comerciales. Se identifican las configuraciones de tractores basadas en el borde de ataque y de empujadores basadas en el borde de salida como configuraciones de interés para el estudio principal. Posteriormente, se utiliza un solucionador de Navier-Stokes para simular el flujo utilizando dos enfoques numéricos: un disco de actuador en estado estacionario modificado y un perfil de hélice rotativa no estacionario. Se utilizan mallas móviles con subdominios rotativos junto con un modelo de turbulencia híbrido basado en RANS-LES, mientras que los discos de actuador se modifican para incluir efectos de remolino viscoso. El estudio preliminar muestra un mínimo local en el cambio en y a 10 para las configuraciones de empujador y tractor. El estudio principal demuestra luego el mejor rendimiento de los empujadores sobre los tractores, cuantificado utilizando y . Hay una clara preferencia por los empujadores, ya que aumentan la capacidad de elevación del avión sin aumentar desproporcionadamente la resistencia debido al suavizado del flujo por la succión de las hélices empujadoras sobre el ala principal. Los empujadores también retrasan la separación de la capa límite, mientras que los tractores no pueden prevenir la formación de la burbuja de separación a pesar de inyectar momento a través de sus corrientes de fuga en el flujo. Los resultados de los dos enfoques numéricos se comparan luego por su precisión en el diseño de configuraciones DEP para un fuselaje.
Descripción
Se presenta un marco conceptual para determinar la mejora en el rendimiento aerodinámico de un avión canard equipado con hélices distribuidas a lo largo de su ala principal. Se describe un estudio preliminar con cuatro configuraciones de fuselaje-hélice que se han estudiado predominantemente en diseños académicos y comerciales. Se identifican las configuraciones de tractores basadas en el borde de ataque y de empujadores basadas en el borde de salida como configuraciones de interés para el estudio principal. Posteriormente, se utiliza un solucionador de Navier-Stokes para simular el flujo utilizando dos enfoques numéricos: un disco de actuador en estado estacionario modificado y un perfil de hélice rotativa no estacionario. Se utilizan mallas móviles con subdominios rotativos junto con un modelo de turbulencia híbrido basado en RANS-LES, mientras que los discos de actuador se modifican para incluir efectos de remolino viscoso. El estudio preliminar muestra un mínimo local en el cambio en y a 10 para las configuraciones de empujador y tractor. El estudio principal demuestra luego el mejor rendimiento de los empujadores sobre los tractores, cuantificado utilizando y . Hay una clara preferencia por los empujadores, ya que aumentan la capacidad de elevación del avión sin aumentar desproporcionadamente la resistencia debido al suavizado del flujo por la succión de las hélices empujadoras sobre el ala principal. Los empujadores también retrasan la separación de la capa límite, mientras que los tractores no pueden prevenir la formación de la burbuja de separación a pesar de inyectar momento a través de sus corrientes de fuga en el flujo. Los resultados de los dos enfoques numéricos se comparan luego por su precisión en el diseño de configuraciones DEP para un fuselaje.