[en] SUBMERGED AIR INLETS FOR AIRCRAFTS: NUMERICAL STUDY OF THE PERFORMANCE IMPROVEMENT OBTAINED BY THE USE OF A VORTEX GENERATOR

• Main Author: CESAR CELIS PEREZ
• Other Authors: LUIS FERNANDO FIGUEIRA DA SILVA
• Language: pt
• Published: MAXWELL 2006
• Subjects: [pt] TOMADAS DE AR; [en] AIR INLETS; [pt] ESCOAMENTO SUBSONICO; [en] SUBSONIC FLOW; [pt] AERODINAMICA; [en] AERODYNAMICS
• 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

[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%.