Análisis mediante mecánica de fluidos computacional y teoría de elemento de pala de rotores de pequeño tamaño

Abstract

[ES] En el estudio se analiza el comportamiento de la hélice de un UAV de pequeño tamaño para todo su rango de funcionamiento. El objetivo principal es la obtención de los mapas de funcionamiento de la pala en diferentes condiciones de vuelo, estudiando el vuelo en avance axial, vuelo a punto fijo, y el efecto suelo. Los resultados de mecánica de fluidos computacional serán comparados con la Teoría de Elemento de Pala, que permite disminuir el coste computacional significativamente y puede, por tanto, ser utilizada en fases de diseño. En particular, se realizarán comparaciones entre diferentes geometrías estudiando como afecta la misma en el rango de funcionamiento de la hélice. Al mismo tiempo, se analizan las diferencias en comportamiento para hélices con diferentes números de palas. Las simulaciones requeridas serán realizadas mediante el uso del software comercial SimCenter Star CCM+ de Siemens y un código propio de Teoría de Elemento de Pala

[EN] The study analyses the behaviour of the propeller of a small-sized UAV for its entire operating range. The main objective is to obtain the performance maps of the blade in different flight conditions, studying axial flight, static flight, and ground effect. The computational fluid mechanics results will be compared with the Blade Element Theory, which allows the computational cost to be significantly reduced and can therefore be used in design phases. In particular, comparisons will be made between different geometries, analysing, at the same time, the differences in behaviour for propellers with different numbers of blades. The required simulations will be carried out using the commercial software SimCenter Star CCM+ from Siemens and a proprietary Blade Element Theory code

[CA] L’estudi tracta l’anàl·lisi del comportament d’una hèlice de dron de xicotet tamany, per a tot el ràng de funcionament del dispositiu. L’objectiu és l’obtenció dels mapes de funcionament de la pala en diferents condicions de vol, estudiant el vol en avanç axial, vol a punt fixe, i l’efecte sol. Els resultats de mecànica de fluids computacional seran comparats amb la Teoría d’Element de Pala, el que permet reduïr el cost computacional significativament i pot, per tant, ser utilitzada en fases de disseny. En particular, es realitzarà comparacions entre diferents geometries estudiant com afecta la mateixa en el rang de funcionament de l’hèlice. Al mateix temps, s’analitzen les diferències de comportament per a hèlices amb diferent nombre de pales. Les simulacions necessitades seran realitzades mitjançant l’ús del software comercial SimCenter Star CCM+ de Siemens i un codi propi de Teoria d’Element de Pala