Detección y análisis con <i>wavelets</i> de estructuras organizadas en la estela de un perfil aerodinámico

Abstract

Los flujos turbulentos pueden analizarse separando estructuras coherentes, que concentran la mayor parte de la energía y flujo incoherente de fondo. El tamaño y la distribución espacial de las estructuras coherentes son claves para la comprensión de la turbulencia. Las wavelets son funciones base localizadas tanto en el espacio como en la escala y pueden expresar la categoría de frecuencia de una señal en un tiempo o posición dados. La transformada Wavelet se realiza localmente en la señal y las formaciones y colapsos de estructuras especiales en una señal (singularidades, discontinuidades, gradientes, máximos) pueden ser identificados. El objetivo de este trabajo es identificar las estructuras coherentes o vórtices predominantes en la estela a sotavento de un perfil HQ 17 con dispositivo hipersustentador tipo miniflap gurney. Estos dispositivos consisten en una pequeña placa perpendicular al perfil, en o cerca del borde de fuga, de una altura H del orden de 1% al 4% de la cuerda. El efecto global es producir un aumento significativo en la sustentación, acompañado de un incremento relativamente menor en la resistencia del perfil. Su geometría genera desprendimientos vorticosos de escala espacial H, que modulan la estela e influyen así en la configuración global del flujo. Para este estudio, se realizó una simulación numérica, para un número de Reynolds de 4.4 x 105 con el método de Volúmenes Finitos implementados con el software comercial Fluent. Se corrieron simulaciones con sucesivos refinamientos de malla hasta que los resultados fueron independientes de posteriores remallados. Se utilizó el modelo de turbulencia SST (Shear Stress Transport) k-ω. Simultáneamente se llevaron a cabo experimentos en el túnel de viento del Área Departamental Aeronáutica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Nacional de La Plata. Con un anemómetro de hilo caliente Dantec Streamline se obtuvieron registros de las componentes instantáneas horizontal y vertical de la velocidad en la estela del perfil. Tanto los datos experimentales como los obtenidos por simulación numérica fueron analizados con la técnica de transformada wavelet continua. Los resultados son concordantes, validando la calidad de la simulación numérica, y muestran la estructura de los vórtices desprendidos y el grado de organización de estos desprendimientos periódicos.