[en] SUBMERGED AIR INLETS FOR AIRCRAFTS: NUMERICAL STUDY OF THE PERFORMANCE IMPROVEMENT OBTAINED BY THE USE OF A VORTEX GENERATOR
[pt] Entradas de ar submersas são utilizadas em diversos sistemas de uma aeronave, tais como motor, ar-condicionado, ventilação e turbinas auxiliares. Neste trabalho visa-se estudar, através de simulações numéricas, a influência do uso de um gerador de vórtices sobre a espessura da camada limite...
| Main Author: | |
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| Other Authors: | |
| Language: | pt |
| Published: |
MAXWELL
2006
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| Subjects: | |
| Online Access: | https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8240@1 https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/Busca_etds.php?strSecao=resultado&nrSeq=8240@2 http://doi.org/10.17771/PUCRio.acad.8240 |
| Summary: | [pt] Entradas de ar submersas são utilizadas em diversos
sistemas de uma
aeronave, tais como motor, ar-condicionado, ventilação e
turbinas auxiliares.
Neste trabalho visa-se estudar, através de simulações
numéricas, a influência do
uso de um gerador de vórtices sobre a espessura da camada
limite a montante de
uma entrada de ar submersa, com o intuito de reduzi-la e,
assim, aumentar o
desempenho deste tipo de entrada. O escoamento em uma
entrada NACA
convencional é analisado numericamente e seus resultados
são tomados como
referência para comparações subseqüentes. Em seguida, o
gerador de vórtices é
projetado e acoplado à entrada NACA convencional. Uma
análise paramétrica
numérica da influência da posição horizontal, do ângulo de
ataque e da área do
gerador de vórtices sobre a estrutura do escoamento e
sobre os parâmetros de
desempenho da entrada de ar é apresentada. Finalmente, um
mastro de suporte do
gerador de vórtices é projetado e são realizadas
simulações do conjunto entrada
NACA com gerador de vórtices e mastro para três ângulos de
derrapagem do
mastro. Os resultados mostram que a presença do gerador de
vórtices livre leva a
reduções consideráveis da espessura da camada limite e,
consequentemente, a
ganhos significativos nos parâmetros de desempenho da
entrada de ar. Para o caso
da entrada NACA com gerador de vórtices livre, os ganhos
obtidos em relação à
entrada NACA convencional, em termos de eficiência e de
vazão mássica, são de
até 58% e 21%, respectivamente. No caso da entrada NACA
com gerador de
vórtices e mastro, o melhor resultado exibe ganhos da
ordem de 53%, em termos
de eficiência, e de 19%, em termos da vazão mássica que
ingressa na entrada de
ar. A contribuição do arrasto provocado pela presença do
gerador de vórtices com mastro no arrasto total do
conjunto entrada NACA com gerador de vórtices e
mastro é pequena, menor que 10%. === [en] Submerged air inlets are used for several systems of an
aircraft, such as
engine, air conditioning, ventilation, and auxiliary
turbines. This work intends,
through numerical simulations, to study the influence of
the use of a vortex
generator upon the boundary layer that develops upstream
of a submerged air
intake, with the aim of decreasing its thickness and,
thus, to increase the inlet
performance. The flow in a conventional NACA inlet is
analyzed numerically and
its results are considered as a reference for subsequent
comparisons. Then, the
vortex generator is designed and assembled to the
conventional NACA inlet. A
parametric analysis of the influence of the horizontal
position, the angle of attack,
and the area of the vortex generator on the flow field
structure and on the
performance parameters of the air inlet is presented.
Finally, a support mast of the
vortex generator is designed, and simulations are
performed for the ensemble
NACA inlet with vortex generator and mast for three
sideslip angles of the
support. The results show that the presence of the vortex
generator is responsible
for considerable reductions of the boundary layer
thickness and, consequently,
significant improvements of the performance parameters of
the NACA inlet. The
improvements, relative to the conventional NACA intake, in
terms of ram recovery
ratio and mass flow rate, may reach of 58% and 21%,
respectively, for the case of
the NACA inlet with the freely standing vortex generator.
For the case of the
NACA inlet with the vortex generator and support,
improvements of up to 53%, in
terms of ram recovery ratio, and 19%, in terms of mass
flow rate ingested by the
intake, were obtained. The contribution of the drag
induced by the presence of the
vortex generator with support on the total drag of the
ensemble is smaller than
10%. |
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