Influencia de la turbulencia en placa plana oscilante a bajo Reynolds

Abstract

Con los nuevos desarrollos de micro-vehículos aéreos, se han realizado, recientemente, innumerables estudios de los efectos no estacionarios sobre las cargas aerodinámicas en bajo número de Reynolds, con flujo laminar incidente, pero muy poca información se puede encontrar de este fenómeno ante condiciones turbulentas, como en las que operan estos vehículos. Si nos concentramos en el movimiento de cabeceo, su efecto principal es el de generar vórtices que incrementan la sustentación generada por un perfil o ala. En este contexto, se estudió la influencia de la intensidad de turbulencia en las cargas aerodinámicas de una placa plana, cuando esta tiene un movimiento de cabeceo puro oscilatorio a tres números de Reynolds distintos y tres frecuencias reducidas mediante mediciones con balanza aerodinámica para las fuerzas y además se realizó una caracterización de la estela mediante un rack de presiones. Al analizar la fuerza de sustentación, se encuentran una mayor histéresis en la zona de ángulos mayores al de pérdida al aumentar la frecuencia reducida, pero no así al aumentar la intensidad de turbulencia. Por otro lado, en la caracterización de la estela, se identificaron estructuras coherentes, para todos los casos y una importante influencia de la turbulencia en dichos patrones, a partir de correlaciones cruzadas y mapas de wavelet.

In the recent years, with the new developments of micro aerial vehicles, uncountable researches were made about the nonstationary effects on the aerodynamic loads at low Reynolds numbers, with laminar flow. However, it is hard to find information about the turbulence effect on these conditions, where those vehicles operate. Focusing in the pitching movement, the main effect is the generation of leading and trailing edge vortices which increase the lift generated by the airfoil. On this scenario, the influence of the turbulence was studied on the aerodynamics loads of a pitching flat plate at three Reynolds numbers and reduced frequencies with aerodynamic balance. Also, a characterization of the wake with a pressure rack was performed. The analysis of the lift shows an increment of the hysteresis in the post-stall zone, when the reduced frequency is increased, however no changes were found with the turbulence effect. On the other hand, in the wake measurements, coherent structures were identified in all studied cases and an important effect of the turbulence, analyzing the patterns using cross-correlations and wavelet analysis.