Estudio computacional de la variación del ángulo de incidencia en un generador de vórtices

• Gorka Zamorano-Rey ^[1] ; Bingen Garro ^[1] ; Unai Fernández-Gámiz ^[1] ; Ekaitz Zulueta ^[1]
  1. [1] Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

     Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatea

     Leioa, España

     
• Localización: DYNA new technologies, ISSN-e 2386-8406, Vol. 2, Nº. 1, 2015
• Idioma: español
• Títulos paralelos:
  • A computational study of the variation of the incidence angle in a vortex generator
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• Resumen
  • español

    La separación de la capa limite es generalmente un fenómeno no deseado en la mayoría de los fenómenos fluidodinámicos, por ejemplo, en las alas de los aviones, o a través de las palas de los aerogeneradores, conlleva la pérdida en la sustentación lo que supone, mayor resistencia al avance y pérdida de energía. Por lo tanto, es importante ser capaces de encontrar métodos fiables y eficientes pero a la vez económicos para controlar esta separación de la capa límite. El control del flujo, puede ser logrado mediante el uso de generadores de vórtices (VG), estos, re-energizan la parte interna de la capa límite mediante la generación de vórtices longitudinales que transfieren energía de la parte exterior de la capa límite a la interior, logrando un control adecuado del desprendimiento de la capa límite.

    El presente trabajo presenta un estudio computacional (CFD), inspirado en generadores de vórtices pasivos, que se colocan de forma perpendicular a la superficie, a diferentes ángulos de incidencia montados en una placa plana. La placa plana ha sido previamente simulada sin generador de vórtices, de tal manera que después de haber analizado el desarrollo de la capa límite, el generador de vórtices ha sido posicionado donde el espesor de la capa limite coincide con su altura h=250 mm. Las simulaciones computacionales en estado estacionario, han sido realizadas a un numero de Reynolds, Re = 1350, y se han llevado a cabo usando las ecuaciones Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS).

    El objetivo de este trabajo es determinar hasta qué punto el modelo analítico desarrollado por Velte et al. [1] puede representar la evolución de la estela aguas abajo de un generador de vórtices rectangular sobre una placa plana a diferentes ángulos de incidencia. Los resultados muestran que el modelo analítico es capaz de capturar las tendencias del flujo y así, usando este modelo, junto con simulaciones computacionales fiables, se pueden reducir sustancialmente los costes y los requisitos de tiempo, de los estudios paramétricos de los generadores de vórtices.

  • English

    The separation of the boundary layer is generally an unwanted phenomenon in most of the fluid dynamic phenomena, for example, in aircraft wings, or through the rotor blades, and it involves the loss of lift which is causes a drag resistance and energy loss. Therefore, it is important to be able to find not only and efficient methods but also economical, to control the separation of the boundary layer. Flow separation can be achieved by using vortex generators (VG), which re-energize the inside of the boundary layer by generating longitudinal vortices that transfer energy from the external side of the boundary layer to the internal side, achieving suitable control of the detachment of the boundary layer. This research shows a computational study (CFD), inspired in passive vortex generators that are placed perpendicular to the surface at a different incidence angles settled in a flat plate. The flat plate has been previously simulated without the vortex generator, so that after having analyzed the development of the boundary layer, the vortex generator has been set up where the thickness of the boundary layer coincides with the height h = 250 mm. The computational simulations in an stable state, has been done at Reynolds number Re = 1350 and they have been carried out using Reynolds Averaged Navier-Stokes (RANS). The main objective of this work is to determine how far the analytical model developed by Velte et al. [1] represents the evolution of the wake downstream of a rectangular vortex generator on a plane plate at different incidence angles. The results show that the analytical model is able to follow the simulated flow trends and thereby, using this model, together with reliable computational simulations, it can reduce substantially the costs and time requirements of the parametric studies of vortex generators.