Estudio experimental de la doble pérdida en un perfil aerodinámico

Abstract

En el presente trabajo se analiza de manera experimental el efecto conocido como “doble pérdida” sobre un perfil aerodinámico bajo condiciones de flujos turbulentos incidentes. En particular, el perfil utilizado es un Wortmann FX 63-137, utilizado ampliamente en palas de aerogeneradores. El objetivo del trabajo consiste en determinar la configuración fluidodinámica general en la pérdida dinámica del modelo. En primer lugar se caracterizó el perfil mediante un ensayo de cargas (a través de una balanza aerodinámica de dos componentes) en el túnel de viento de capa límite del LaCLyFA. A partir del ensayo se obtuvieron las curvas características del perfil para diferentes números de Reynolds, obteniéndose parámetros significativos como: Clmáx, ángulo de pérdida, etc. Luego, se implementó un mecanismo neumático para generar cambios bruscos de ángulo de ataque del perfil. Una vez realizado, se procedió a los diferentes ensayos de visualizaciones del flujo para los diferentes Reynolds y diferentes velocidades de cambio de ángulo de ataque. Las técnicas de visualización de flujo utilizadas son: catavientos sobre el perfil y en la estela del mismo, pintura sobre el perfil con querosene y oxido de magnesio y, por último, inyección de humo en la corriente libre. Una vez determinada cualitativamente la configuración fluidodinámica, se seleccionaron las zonas donde se midieron velocidades a través de anemometría de hilo caliente con tres sensores de dos componentes en simultáneo (aguas arriba, sobre el perfil y en la estela del mismo).

This paper presents an analysis through experimental methods the effect known as “double stall” of an airfoil under turbulent flow incident conditions. In particular, we used a Wortmann FX 63-137 airfoil, which is largely used in wind turbine blades. The main objective is to define the general fluid dynamic configuration around the dynamic stall of the airfoil. At first, a load test was carried out at the LaCLyFA boundary layer wind tunnel in order to characterize the airfoil (through a two axis aerodynamic balance). The characteristic curves of the airfoil for different Reynolds number were obtained from the test, which showed significant parameters such as: Clmax, stall angle, etc. After that, a pneumatic system that allows a sudden change in the angle of attack was implemented. Once operable, different flow visualizations tests for different Reynolds numbers and different rates of angle of attack variation were performed. The flow visualization techniques used were: tufts over the airfoil and its wake, a suspension of kerosene and oxide of magnesium and injection of a smoke line in the free stream. Once determined the qualitative fluid dynamic configuration, hot wire anemometry tests using three sensors with two components each in different locations (upstream, over the airfoil and in its wake).