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

Resumen

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.