Estudio aerodinámico y optimización de un sistema de eyección de flujo para la mejora aerodinámica mediante la succión de capa límite en alas a bajo número de Reynolds

Abstract

[ES] El proyecto que aquí se presenta persigue la optimización del diseño de un sistema de eyección de flujo mediante la succión de capa límite, implementado en anteriores proyectos, encastrado en un ala modelada en 3D con perfil alar SD7003, para la mejora de su eficiencia aerodinámica, mediante la succión de flujo en el extradós de la sección alar y posterior eyección a través del borde de salida mediante un eyector incrustado en el ala. Dicho sistema se rediseña con el objetivo de obtener mejoras significativas de su rendimiento en cuanto a eficiencia aerodinámica y capacidad de succión de capa límite. Para ello, se lleva a cabo el respectivo diseño y estudio aerodinámico mediante el software de dinámica de fluidos computacional (CFD) Star-CCM+ de Siemens. Se realizan simulaciones para distintos diseños del sistema, y estudios paramétricos variando ángulos de ataque, presiones de succión, radios de mezcla, radios de tobera, etc. con el objetivo de obtener un sistema no sólo aerodinámicamente eficiente, sino también energéticamente viable y factible. La motivación de este estudio es reducir las emisiones contaminantes y el consumo de combustible como consecuencia de una mala eficiencia aerodinámica en UAVs volando a bajo número de Reynolds.

[EN] This project here presented goes for the optimization of the design of a fluid ejection system by means of boundary layer suction, implemented in previous projects, rooted in a wing with SD7003 airfoil, in order to improve its aerodynamic efficiency by means of a fluid suction in the upper part of the wing and a later ejection through the leading edge. It is intended to redesign and optimize that system with the aim of improving its efficiency regarding not only aerodynamic efficiency but also boundary layer suction capability. To do that, a study has been conducted with the Computational Fluid Dynamics (CFD) software Star-CCM+ by Siemens. Simulations varying angle of attack, suction pressures, mixer radius, geometric parameters of the inner design etc. are performed with the aim of reaching not only an aerodynamically efficient system but also energetically feasible. The motivation of this study is reducing polluting emissions and fuel consumption because of poor aerodynamic efficiency in small UAVs flying at low Reynolds number

[CA] El projecte que ací es presenta persegueix l’optimització del disseny d’un sistema d’ejecció de fluid mitjançant la succió de capa límit, implementat en anteriors projectes [1], encastrat en un ala modelada en 3D amb perfil alar SD7003, per a la millora de l’eficiència aerodinàmica, mitjançant la succió de fluid al extradós de l’ala y posterior ejecció a través del caire de sortida de l’ala mitjançant un ejector intern a l’ala. Es busca redissenyar el mencionat sistema amb l’objectiu d’obtenir millores del seu rendiment en quant a eficiència aerodinàmica i capacitat de succió de capa límit. Per tal fi, es du a terme el respectiu disseny i estudi aerodinàmic mitjançant el software de dinàmica de fluids computacional (CFD) Star-CCM+ de Siemens. Es realitzen simulacions per a distints dissenys del sistema intern, pressions de succió, radis de mescla, radis de tobera, etc. Amb l’objectiu d’obtenir un sistema aerodinàmicament eficient i energèticament viable. La motivació d’aquest estudi és reduir les emissions contaminants y el consum de combustible com a conseqüència d’una mala eficiència aerodinàmica a UAVs volant a baix Reynolds.