Simulación Numérica y Optimización de las Características de Deshielo por Aire Caliente Acopladas para un Labio de Nacelle
Autores: Guan, Ning; Zhu, Qiankun; Chen, Weijian; Chen, Feng
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2025
Acceso abierto
Artículo científico
2025
Simulación Numérica y Optimización de las Características de Deshielo por Aire Caliente Acopladas para un Labio de Nacelle
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Estudio
Helio de nacelle
Soluciones anti-hielo
Simulaciones numéricas
Condiciones severas de hielo
Sobrevuelo de vuelo
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 27
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio investiga la formación de hielo en el labio de la góndola de un modelo de motor particular, centrándose en soluciones anti-hielo con aire caliente como medio de calefacción. Al integrar simulaciones numéricas con muestreo de hipercubo latino (LHS) y métodos de optimización Kriging, se identificó y determinó la condición de congelación más severa dentro del sobrevuelo de vuelo. Además, utilizando métodos computacionales acoplados, se evaluó la efectividad protectora de la estructura anti-hielo propuesta bajo estas condiciones extremas. Dentro de los sobrevuelo de vuelo y congelación, se obtuvieron 30 condiciones operativas distintas utilizando el enfoque LHS, y se realizaron simulaciones numéricas para modelar las condiciones de congelación para cada caso. La acumulación de hielo calculada sirvió como criterio de optimización, y se utilizó el método de optimización Kriging para identificar la condición de congelación más severa dentro del sobrevuelo de vuelo. Los resultados computacionales indican que bajo esta condición severa, el grosor del hielo en la superficie del labio alcanza 5.4 mm y 15.2 mm después de 600 s y 1800 s, respectivamente, con una tasa total de acumulación de hielo de 7.8 g/s, lo que representa una amenaza significativa para la seguridad del motor. La estructura anti-hielo diseñada puede proporcionar efectivamente protección térmica contra esta condición severa cuando la temperatura del aire de suministro se establece en 383.15 K, y la tasa total de flujo de aire de suministro en el labio es de 0.193 kg/s. Notablemente, la superficie interior del labio de la góndola exhibe un coeficiente de transferencia de calor convectivo mínimo un 36.2% más alto que la superficie exterior, previniendo efectivamente la ingestión de hielo en el motor.
Descripción
Este estudio investiga la formación de hielo en el labio de la góndola de un modelo de motor particular, centrándose en soluciones anti-hielo con aire caliente como medio de calefacción. Al integrar simulaciones numéricas con muestreo de hipercubo latino (LHS) y métodos de optimización Kriging, se identificó y determinó la condición de congelación más severa dentro del sobrevuelo de vuelo. Además, utilizando métodos computacionales acoplados, se evaluó la efectividad protectora de la estructura anti-hielo propuesta bajo estas condiciones extremas. Dentro de los sobrevuelo de vuelo y congelación, se obtuvieron 30 condiciones operativas distintas utilizando el enfoque LHS, y se realizaron simulaciones numéricas para modelar las condiciones de congelación para cada caso. La acumulación de hielo calculada sirvió como criterio de optimización, y se utilizó el método de optimización Kriging para identificar la condición de congelación más severa dentro del sobrevuelo de vuelo. Los resultados computacionales indican que bajo esta condición severa, el grosor del hielo en la superficie del labio alcanza 5.4 mm y 15.2 mm después de 600 s y 1800 s, respectivamente, con una tasa total de acumulación de hielo de 7.8 g/s, lo que representa una amenaza significativa para la seguridad del motor. La estructura anti-hielo diseñada puede proporcionar efectivamente protección térmica contra esta condición severa cuando la temperatura del aire de suministro se establece en 383.15 K, y la tasa total de flujo de aire de suministro en el labio es de 0.193 kg/s. Notablemente, la superficie interior del labio de la góndola exhibe un coeficiente de transferencia de calor convectivo mínimo un 36.2% más alto que la superficie exterior, previniendo efectivamente la ingestión de hielo en el motor.