Estudio aerodinámico computacional en la entrada de un scramjet aplicando el efecto tubérculo

• Lara Ríos, Jorge David ^[1] ; López Bueno, Andrés Enrique ^[1] ; Rodríguez Barón, Iván Felipe ^[1]
  1. [1] Fundación Universitaria Los Libertadores

     Fundación Universitaria Los Libertadores

     Colombia

     
• Localización: Ciencia y poder aéreo, ISSN-e 2389-9468, ISSN 1909-7050, Vol. 14, Nº. 2 (Julio-Diciembre), 2019, págs. 180-199
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • Estudo aerodinâmico computacional na entrada de um scramjet aplicando o efeito tubérculo
  • Aerodynamic Computer Study on the Entry of a Scramjet Using the Tubercle Effect
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  • Texto completo (pdf)
• Resumen
  • español

    Este trabajo se basa en la implementación de biomimética, específicamente en el efecto tubérculo que se presenta normalmente en el borde de ataque de las aletas pectorales de la ballena jorobada (Megaptera novaeangliae), el cual permite aumentar su impulso por medio de la canalización del flujo; de acuerdo a ello se analizan estas características en el vehículo hipersónico aeroespacial brasilero (VHA 14-X B), el cual es una aeronave experimental que opera a velocidades superiores de mach 7 y condiciones atmosféricas de 30 kilómetros de altitud impulsado por un scramjet. Con el fin de aumentar las propiedades de rendimiento del VHA (Vehículo Hipersónico Aeroespacial) se verifica la viabilidad que tiene la implementación del efecto tubérculo en el dispositivo de entrada (etapa de compresión) del mismo, analizando sus propiedades aerotermodinámicas utilizando la herramienta de simulación computacional ANSYS-FLUENT, donde se proponen diferentes configuraciones de tubérculos variando su geometría y posición en la aeronave. Luego se simulan las condiciones atmosféricas en donde opera el VHA, modificando los diferentes ángulos de ataque que presenta la aeronave durante su operación donde se denotó que hay mayor eficiencia para ángulos negativos, aumentando las propiedades del flujo como la presión, la densidad y la temperatura.

  • português

    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, analisamse 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.

  • English

    This paper is based on the implementation of biomimetics, specifically the Tubercle Effect that usually occurs in the leading edge of the humpback whale’s (Megaptera novaeangliae) fins, allowing it to increase its thrust by funneling the flow. These characteristics are therefore analyzed in the Brazilian hypersonic vehicle (VHA 14-X-B), which is an experimental aircraft that operates at speeds over MACH 7, and atmosphere conditions of 30 km of altitude, powered by a scramjet. In order to increase the performance properties of the AHV (Aerospace Hypersonic Vehicle), we verify the feasibility of implementing the tubercle effect in its intake device (compression stage). The study analyzes the aerothermodynamics of the machine, using computer simulation software ANSYS-FLUENT, where different tubercles configurations are proposed, with variations in geometry and in the position on the aircraft. Afterwards, the atmospheric conditions in which the AHV operates are simulated, modifying different angles of attack that the aircraft has during its operation. Results showed that there’s more efficiency in negative angles, increasing fluid properties such as pressure, density and temperature.