Simulación, análisis y comparación de un perfil alar en condiciones de flujo compresible

Abstract

El escurrimiento externo del fluido sobre un cuerpo aerodinámico presenta comportamientos diferentes según la velocidad de escurrimiento del flujo. Para velocidades de flujo de hasta 0,3 Mach la distribución de presiones estáticas superficiales provoca los efectos de sustentación y arrastre característicos de superficies alares. Para relaciones de velocidades de Mach superiores la brusca variación de velocidad del aire genera la propagación de ondas de presión a la velocidad del sonido. El Laboratorio de Aerodinámica de la Facultad de Ingeniería de la UNNE dispone de un túnel de viento de baja velocidad donde se realizan ensayos con modelos reducidos. Un ensayo de laboratorio consiste en obtener la distribución del coeficiente de presión local sobre un perfil alar seccional reducido para posteriormente calcular por integración de las presiones estáticas en las áreas tributarias los coeficientes globales de arrastre y sustentación. La disponibilidad del equipamiento experimental restringe los ensayos a escurrimientos de baja velocidad. Así, para superar estas limitaciones y analizar fenómenos aerodinámicos a velocidades superiores es necesario recurrir a técnicas numéricas. Este trabajo presenta la distribución de presiones estáticas superficial generadas por un escurrimiento de un fluido compresible viscoso obtenida mediante técnicas numéricas sobre un perfil alar bidimensional NACA 2411 para distintos números de Mach. Para obtener los coeficientes de arrastre y sustentación se adoptó un tipo de mallado que permita simular de manera eficiente las ondas de choque oblicuas separadas. La simulación se realizó a 0,8 y 1,4 Mach obteniendo la distribución de presión estática sobre el perfil, denotando las ondas de choque oblicuas separadas para un perfil alar romo. Los resultados de la simulación mostraron concordancia con fotografías de Schlieren y coeficientes reportados en textos de bibliografía.