Resumen

Las características y el control de un vórtice de punta de ala son de gran importancia a la hora de considerar la reducción de la resistencia aerodinámica y la seguridad de vuelo de las aeronaves de transporte. El fenómeno aerodinámico asociado que resulta del enrollamiento de un vórtice de punta de ala incluye el flujo de la capa límite, la separación de la capa de cizalladura y la ruptura del vórtice, mientras que la interacción de un vórtice de punta de ala con el fuselaje causa la resistencia inducida, el ruido de la punta de ala, etc. Este trabajo estudia un método de soplado normal utilizado para controlar el vórtice de punta de ala. Para este estudio se adopta la técnica de simulación de grandes remolinos (LES) aplicada a un ala recta NACA0012 con una longitud de cuerda (c) de 0,4 m. El número de Reynolds basado en la longitud de cuerda es de 1,6×106 y el ángulo de ataque es de 12°. El enfoque computacional utilizó el modelo dinámico de subgrid de Smagorinsky-Lilly para las simulaciones 3D. Se utilizó el soplado normal de un chorro de alta relación de aspecto desde la superficie inferior del extremo del ala para controlar el vórtice del extremo del ala. De 0,05c a 0,30c, la anchura de la hendidura de soplado fue de 1 mm, y la salida de la hendidura se trató como una condición de contorno de entrada de velocidad que suministró al chorro de soplado un coeficiente de momento de 0,28%. Los resultados de la velocidad axial y de la distribución de la presión en el vano del perfil limpio presentan una buena concordancia con los datos experimentales conocidos. Los resultados del LES indican que el soplado normal suprime la fuerza del vórtice primario, mientras que el radio del núcleo del vórtice, la velocidad máxima inducida, el flujo de vorticidad axial y el pico de presión del vórtice primario se reducen en un 25%, 28%, 46% y 52%, respectivamente. Las estructuras del campo de flujo antes y después del soplado muestran que el soplado suprime el desprendimiento, el enrollamiento y la convergencia de las capas de vórtices libres cerca del vórtice primario. Este estudio también muestra que el soplado normal genera un vórtice inducido por el chorro en la ubicación del vórtice secundario, mientras que en el vórtice inducido por el chorro pueden observarse el reflujo, la expansión de volumen y el estallido en espiral. El vórtice inducido por chorro que estalla destruye la estructura de flujo tipo chorro del vórtice primario en el borde de salida.

• Materias:Automatización Aerodinámica Motores (Mecánica) Cinemática Ingeniería Aeronáutica
• Subjects:Automation Aerodynamics Engines Kinematics Aeronautical Engineering
• Palabras claves:vórtice de punta de ala, vórtice inducido, vórtice primario, chorro, longitud de las cuerdas, soplado normal, capa de vórtice libre, estructura del campo de flujo, condiciones límite de entrada, relación de aspectos del chorro
• Keywords:wingtip vortex, induced vortex, primary vortex, jet, chords length, normal blowing, free vortex layer, flow field structure, inlet boundary conditions, aspects ratio jet