Estudo aerodinâmico computacional na entrada de um scramjet aplicando o efeito tubérculo
DOI:
https://doi.org/10.18667/cienciaypoderaereo.640Palavras-chave:
sistemas de propulsão aeroespacial, biomimética, aerodinâmica supersônica, scramjet, efeito tubérculoResumo
Este trabalho se baseia na implementação de biomimética, especificamente no efeito tubérculo que se apresenta normalmente na beira de ataque das barbatanas peitorais da baleia jubarte (Megaptera novaeangliae) o qual permite aumentar seu impulso por meio da canalização do fluxo; de acordo a isso, analisam-se estas características no veículo hipersônico aeroespacial brasileiro (VHA 14-X B), o qual é uma aeronave experimental que opera a velocidades superiores de mach 7 e condições atmosféricas de 30 quilômetros de altitude impulsado por um scramjet. Com o fim de aumentar as propriedades de rendimento do VHA (Veículo Hipersônico Aeroespacial), verifica-se a viabilidade que tem a implementação do efeito tubérculo no dispositivo de entrada (etapa de compressão) do mesmo, analisando suas propriedades aerotermodinâmicas utilizando a ferramenta de simulação computacional ANSYS-FLUENT, onde se propõem diferentes configurações de tubérculos, variando sua geometria e posição na aeronave. Logo se simulam as condições atmosféricas onde opera o VHA, modificando os diferentes ângulos de ataque que a aeronave apresenta durante sua operação, onde se denotou que existe maior eficiência para ângulos negativos, aumentando as propriedades do fluxo como a pressão, a densidade e a temperatura.
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Referências
Anderson, J. (1990). Modern compressible flow, with historical perspective (2.aEd.). New York, Hamburg: McGraw-Hill.
Anderson, J. (2006). Hypersonic and high-temperature gas dynamics (2.a Ed.). EE. UU.: AIAA Education series. https://doi.org/10.2514/4.861956
Barros, G., Alves, V., y Toro, G. (2013). Brazilian
-x B hypersonic scramjet aerospace vehicle analytic theoretical analysis at mach number 7. En 22nd International Congress of Mechanical Engineering (COBEM). Congreso realizado en Ribeirão Preto, Brasil.
Blanco, M. (2011). Biomimética: la ciencia extrae los secretos de la naturaleza para los grandes inventos. Recuperado de http://www.madrimasd.org/informacionidi/noticias/noticia. asp?id=47513
Bolzon, M., Kelso R., y Arjomandi, M. (2015). Tubercles and their applications. Journal of Aerospace Engineering, 29(1), 04015013. https://doi.org/10.1061/(ASCE)AS.1943-5525.0000491
Capistrano, P. (2015). Análise de desempenho do veículo hipersónico aeroespacial 14-X B (tesis de maestría). Programa de Ciencias y Tecnologías Espaciales, Instituto Tecnológico de Aeronáutica, Brasil.
Canter, N. (2008). Humpback whales inspire new wind turbine technology. Tribology & Lubrication Technology, 64(12), 10-11. https://doi.org/10.1016/S1350-4789(08)70524-5
Ferraz, J., Carr, R., Gao, S., Jameson, A., Lee, C., Lu, D., Wienkers, A., y Yuan, C. (2014). Investigation of the effect of tubercles on airfoil performance. Recuperado de https://pdfs.semanticscholar.org/08ac/64172a3dfc570fdc-25f4d5efb5ab2f8bfba7.pdf
Ferrer, J. (2010). Conceptos básicos de la metodología de la investigación, tipos de investigación y diseño de investigación. Recuperado de http://metodologia02.blogspot.com/p/operacionalizacion-de-variables.html
Fish, F., y Battle, J. (1995). Hidrodynamic design of the humpback whale flipper. Journal of Morphology, 225(1), 51-60. https://doi.org/10.1002/jmor.1052250105
Fish, F., Howle, L., y Murray, M. (2008). Hydrodynamic flow control in marine mammals. Integrative and Comparative Biology, 48(6), 788-800. https://doi.org/10.1093/icb/icn029
Fish, F., Weber, P., Murray, M., y Howle, L. (2011). The tubercles on humpback whales' flippers: application of bioinspired technology. Integrative and Comparative Biology, 51(1), 203-213. https://doi.org/10.1093/icb/icr016
Fontan, M., Pinheiro, R., y Antoniazzi, M. (2015, 11 de junio). A numerical analysis of boundary-layer/ shock wave interactions in the compression ramps of scramjet intakes. En 23rd International Congress of Mechanical Engineering. Congreso realizado en Río de Janeiro, Brasil.
Martos, J., Laiton, S., Lima, B., Costa, F., y Toro, P. (2016). Investigación experimental del vehículo aeroespacial brasilero 14-X B. En IV Congreso Argentino de Ingeniería Aeronáutica. Encuentro realizado en el Instituto Universitario Aeronáutico, Córdoba, Argentina.
Misklosovic, D., y Murray, M. (2004). Leading edge tubercles, delay stall on humpback whale flipper. Physics of fluids, 16(5), L39-L42. https://doi.org/10.1063/1.1688341
Pachon, S. (2017). Análisis teórico de la entrada
de aire del Vehículo 14-X B en condiciones de ángulo de ataque. En IV Congreso Argentino de Ingeniería Aeronáutica. Encuentro realizado en el Instituto Universitario Aeronáutico, Córdoba, Argentina.
Palacios R., BF Ng y TH New. (2016). Effects of leading-edge tubercles on wing flutter speeds. Bioinspiration & biomimetics, 11(3), 036003. https://doi.org/10.1088/1748-3190/11/3/036003
Rocha, E., Rodríguez, J., Martínez, E., y López, J. (2012). Biomimética: innovación sustentable inspirada por la naturaleza. Investigación y Ciencia, 20(55), 56-61.
Sarfati, J. (2008). By design. Georgia: Creation Book Publishers
Toro, P., Carneiro, R., Araújo J., da Silva, W., Santos, M., Borba, G., Martos, J., y da Silveira, R. (2018, noviembre). Design and analysis of a generic scramjet air inlet. En 17th Brazilian Congress of Thermal Sciences and Engineering. Congreso realizado en Águas de Lindóia, Brazil. https://doi.org/10.26678/ABCM.ENCIT2018.CIT18-0751
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