Estudio sobre la influencia de concavidades en la estabilidad del fluido sobre el extradós de un perfil

Abstract

[ES] Actualmente la industria aeronáutica posee a su alcance una gran variedad de perfiles aerodinámicos. Estas geometrías se caracterizan por presentar la forma más eficiente de manera que al atravesar el aire sea capaz de generar sustentación minimizando lo máximo posible la resistencia aerodinámica. Con el paso de los años estos perfiles han sido clasificados y nombrados de distintas maneras y recogidos en amplias bases de datos. Una de las familias de perfiles alares más conocidas es la constituida por los perfiles NACA creada por el Comité Asesor Nacional para la Aeronáutica (National Advisory Committee for Aeronautics) la cual presenta su propia nomenclatura. Pese a la cantidad de datos disponibles para multitud de perfiles alares, científicos e ingenieros trabajan día a día en la creación de nuevos perfiles que consigan mejores prestaciones en determinados ámbitos o condiciones de vuelo. El objetivo de este proyecto consiste en realizar un estudio de un perfil NACA, en concreto el perfil NACA 4412, a velocidades subsónicas altas cuando se introduce una concavidad en su extradós. La introducción de estas concavidades demuestra tener amplios beneficios a bajas velocidades debido a su influencia en la estabilidad del fluido sobre el extradós, retrasando la entrada en pérdida y mejorando la sustentación máxima del ala. Sin embargo, a mayores velocidades la presencia de estas ranuras puede derivar en un aumento de la resistencia. El estudio realizado se centra en la comparación del comportamiento aerodinámico del perfil NACA 4412 original y su versión modificada mediante una ranura con el fin de ex traer conclusiones sobre la eficiencia aerodinámica de ambos perfiles. Para llevar a cabo la elaboración de este proyecto se ha realizado un estudio CFD de ambos perfiles y se han utilizado programas CAD para el desarrollo del perfil NACA 4412 con una ranura.

[EN] Currently the aeronautical industry has a wide variety of aerodynamic profiles at its disposal. These geometries are characterized by presenting the most efficient shape in a that when passing through the air it is capable of generating lift minimizing aerodynamic resistance as much as possible. Over the years, these profiles have been classified and named in different ways and collected in extensive databases. One of the best-known families of wing profiles is the NACA profiles, created by the National Advisory Committee for Aeronautics, which has its own nomenclature. Despite the amount of data available for a multitude of wing profiles, scientists and engineers work every day on the creation of new profiles that achieve better performance in certain areas or flight conditions. The objective of this project is to carry out a study of a NACA profile, specifically the NACA 4412 profile, at high subsonic velocities when a concavity is introduced into its top surface. The introduction of these concavities proves to have extensive benefits at low speeds due to their influence on the stability of the fluid on the top surface, delaying stalling and improving maximum wing lift. However, at higher speeds, the presence of these slots can lead to an increase in resistance. The study focuses on the comparison of the aerodynamic behavior of the original NACA 4412 profile and its modified version by means of a groove in order to draw conclusions about the aerodynamic efficiency of both profiles. To carry out the elaboration of this project, a CFD study of both profiles has been carried out and CAD programs have been used for the development of the NACA 4412 profile with a slot.

[CA] Actualment, la indústria aeronàutica disposa d’una gran varietat de perfils aerodinàmics. Aquestes geometries es caracteritzen per presentar la forma més eficient de manera que, en travessar l’aire, siguin capaces de generar sustentació mentre minimitzen al màxim la resis tència aerodinàmica. Amb el pas dels anys, aquests perfils han estat classificats i nomenats de diverses maneres i recollits en àmplies bases de dades. Una de les famílies de perfils alars més conegudes és la constituïda pels perfils NACA creats pel Comitè Assessor Nacional per a l’Aeronàutica (NACA), el qual presenta la seva pròpia nomenclatura. Malgrat la quantitat de dades disponibles per a una multitud de perfils alars, científics i enginyers treballen dia a dia en la creació de nous perfils que aconsegueixen millors presta cions en determinats àmbits o condicions de vol. L’objectiu d’aquest projecte és realitzar un estudi d’un perfil NACA, concretament el perfil NACA 4412, a velocitats subsòniques altes quan es introdueix una concavitat en el seu extradós. La introducció d’aquestes concavitats demostra tenir amplis beneficis a baixes velocitats a causa de la seva influència en l’estabilitat del fluid sobre l’extradós, retardant l’entrada en pèrdua i millorant la sustentació màxima de l’ala. No obstant això, a majors velocitats, la presència d’aquestes ranures pot derivar en un augment de la resistència. L’estudi realitzat se centra en la comparació del comportament aerodinàmic del perfil NACA 4412 original i la seva versió modificada mitjançant una ranura, amb l’objectiu d’extreure conclusions sobre l’eficiència aerodinàmica dels dos perfils. Per dur a terme l’elaboració d’aquest projecte s’ha realitzat un estudi CFD de tots dos perfils i s’han utilitzat programes CAD per al desenvolupament del perfil NACA 4412 amb una ranura.