Estudio de Perfiles Aerodinámicos No Delgados con Cambio de Forma Mediante un Método de Vorticidad Distribuida

Abstract

Las nuevas tecnologías de fabricación combinadas con el uso de materiales inteligentes han impulsado el diseño de superficies sustentadoras (alas de aeronaves y palas de turbinas eólicas) que cambian de forma de manera adaptativa, eliminando la necesidad de superficies de control móviles. Una manera de incorporar este cambio de forma es mediante la modificación local de la geometría de los perfiles aerodinámicos que componen la superficie sustentadora. En este trabajo se presenta una formulación unificada para estudiar el cambio de forma y la aerodinámica no estacionaria en perfiles de gran espesor. El cambio de forma en el perfil se obtiene a partir de la deformación de su línea media, manteniendo su longitud constante. La capa límite sobre la superficie del perfil es modelada aerodinámicamente como una sábana vorticosa adherida de intensidad variable, tanto temporal como espacialmente. Partículas vorticosas generadas y desprendidas desde el borde de fuga son empleadas para modelar la estela. La velocidad de generación de vorticidad desde el borde de fuga del perfil se determina mediante la versión inestacionaria de la condición de Kutta.

. New manufacturing technologies combined with the use of smart materials have fueled the design of lifting surfaces (such as aircraft wings and wind turbine blades) that adaptively change their shape and, in turn, have reduced the need for hinged control surfaces. This change of shape of lifting surfaces may be achieved by a local modification of the airfoil geometry. In this paper, a framework to study the change of shape and the unsteady aerodynamics of thick airfoils is presented. The change in the airfoil geometry is performed by the deformation of its camber line with a constant-length constraint. Regarding the aerodynamic model, the boundary layer is treated as a bounded vortex sheet of variable intensity, the wake is simulated as a system of vortex blobs, and the rate at which vorticity is shed from the trailing edge of the airfoil into the wake is determined by the unsteady Kutta condition.