Validación del rendimiento aerodinámico en estado sobreexpandido de la configuración de tobera de rampa de expansión simple
Autores: Chen, Ye; Hou, Zhongxi; Zhu, Bingjie; Guo, Zheng; Xu, Boting
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Validación del rendimiento aerodinámico en estado sobreexpandido de la configuración de tobera de rampa de expansión simple
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Aeroespacial
Palabras clave
Rendimiento
Condiciones sobreexpandidas
Código numérico
Boquilla
Simulación
Fluent
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 17
Citaciones: Sin citaciones
El rendimiento de una boquilla de rampa de expansión simple (SERN) disminuye drásticamente en condiciones de sobreexpansión. Un código numérico puede predecir con precisión el rendimiento de la boquilla en el estado de sobreexpansión, lo cual es crucial para el diseño de la configuración SERN. Se realizó una simulación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) del chorro SERN en un estado de sobreexpansión para verificar el rendimiento numérico del conocido solucionador comercial de CFD (ANSYS Fluent v202) y el solucionador rhoCentralFoam en OpenFOAM. Se estudiaron en detalle las distribuciones de presión en la pared y las características del campo de flujo, incluyendo las estructuras de choque y el ancho del chorro, con una relación de presión de entrada de boquilla (NPR) de 1.5, 3, 4 y 8. Luego se calculó el rendimiento aerodinámico de la SERN con un NPR de entrada que varía de 1.5 a 9. Los resultados mostraron que la simulación 3D de Fluent podía predecir cualitativamente las características del flujo interno y externo de la boquilla, ya que sobreestimó la presión en la pared y la posición de la onda de choque. Las simulaciones bidimensionales (2D) dificultaron la captura de la estructura del flujo externo debido a los efectos 3D. Los resultados de la simulación de rhoCentralFoam para el flujo SERN sobreexpandido no fueron ideales. Fluent puede producir soluciones físicas y logró un éxito limitado. Los errores existentes fueron causados principalmente por la configuración de la frontera de entrada.
Descripción
El rendimiento de una boquilla de rampa de expansión simple (SERN) disminuye drásticamente en condiciones de sobreexpansión. Un código numérico puede predecir con precisión el rendimiento de la boquilla en el estado de sobreexpansión, lo cual es crucial para el diseño de la configuración SERN. Se realizó una simulación de Navier-Stokes promediada por Reynolds (RANS) del chorro SERN en un estado de sobreexpansión para verificar el rendimiento numérico del conocido solucionador comercial de CFD (ANSYS Fluent v202) y el solucionador rhoCentralFoam en OpenFOAM. Se estudiaron en detalle las distribuciones de presión en la pared y las características del campo de flujo, incluyendo las estructuras de choque y el ancho del chorro, con una relación de presión de entrada de boquilla (NPR) de 1.5, 3, 4 y 8. Luego se calculó el rendimiento aerodinámico de la SERN con un NPR de entrada que varía de 1.5 a 9. Los resultados mostraron que la simulación 3D de Fluent podía predecir cualitativamente las características del flujo interno y externo de la boquilla, ya que sobreestimó la presión en la pared y la posición de la onda de choque. Las simulaciones bidimensionales (2D) dificultaron la captura de la estructura del flujo externo debido a los efectos 3D. Los resultados de la simulación de rhoCentralFoam para el flujo SERN sobreexpandido no fueron ideales. Fluent puede producir soluciones físicas y logró un éxito limitado. Los errores existentes fueron causados principalmente por la configuración de la frontera de entrada.