Simulaciones del flujo aéreo de alta fidelidad
La industria aeronáutica desconfía de la exactitud de la dinámica de fluidos computacional (DFC) en las regiones limítrofes de la envolvente de vuelo. Los algoritmos actuales todavía resultan inadecuados de cara a satisfacer las exigencias propias de los cálculos de sustentación máxima y estabilidad. Si bien es posible reproducir vórtices relativamente grandes con exactitud, los cálculos de turbulencias de bajo nivel implican una modelización que se halla lejos de la ideal y se debe complementar con ensayos físicos costosos. Entre ambos extremos yace una zona gris en la que es necesario combinar ambas metodologías de ensayo. El proyecto GO4HYBRID (Grey area mitigation for hybrid RANS-LES methods) se orientó a refinar estas simulaciones híbridas de torbellinos grandes (LES), así como los métodos basados en las ecuaciones de Navier-Stokes con el promedio de Reynolds aplicado (RANS). Los investigadores estudiaron diversos enfoques de cara a aumentar la exactitud de las predicciones y la facilidad de uso del método. Las labores se centraron en mejorar los métodos híbridos RANS-LES para poder aplicarlos a geometrías complejas arbitrarias, en contraste a las técnicas existentes que presuponen una capa límite canónica o un flujo aéreo uniforme. A lo largo de los tres años de duración del proyecto, los investigadores han logrado un gran avance en el campo de las simulaciones complejas en dinámica de fluidos computacional. Algunas mejoras significativas en métodos como las simulaciones de torbellinos desprendidos han abierto la puerta a una mayor fiabilidad de los cálculos de estructuras turbulentas a costes computacionales viables. Estos cálculos han demostrado resultar adecuados para los casos de flujos débilmente separados, habituales en condiciones de sustentación máxima. Entre las dificultades abordadas estaba la optimización de la sustentación utilizando simulaciones híbridas para la resolución de turbulencias, basadas en un número muy elevado de parámetros. Asimismo, el equipo investigador desarrolló una estrategia nueva dirigida a optimizar la atenuación de las emisiones acústicas en los aviones de pasajeros. Al ampliar las posibilidades de los métodos RANS-LES, el proyecto GO4HYBRID ha permitido elevar su nivel de madurez tecnológica así como la confianza de la industria aeronáutica en sus predicciones. Cabe destacar que los conocimientos adquiridos a través de la mitigación del problema de la zona gris permitirán reducir los ciclos de diseño y los tiempos de comercialización de los diseños aeronáuticos innovadores.
Palabras clave
Pruebas de vuelo, diseño de aeronaves, aeronáutica, sustentación máxima, GO4HYBRID, simulación de torbellinos
