Predicción del flujo laminar para palas de rotores
La física que subyace a la transición del flujo laminar al turbulento se ha caracterizado mucho mejor para alas fijas que para las palas de los rotores. En este último caso, es necesario tener en cuenta tanto la rotación como el cabeceo cíclico. Los científicos del proyecto LAMBLADE, financiado por la UE, desarrollaron herramientas teóricas y numéricas para calcular los parámetros del caudal básico laminar en condiciones inestables y para predecir la transición. El código utiliza como entrada los tres componentes de la distribución de velocidad externa en la superficie de la pala obtenidos a partir de un sistema de cálculo del flujo no viscoso (despreciando los efectos de la viscosidad). El desarrollo de herramientas numéricas para calcular las principales magnitudes de la capa límite para condiciones de flujo inestable planteó dos retos principales. Uno de ellos fue el tratamiento de los puntos de estancamiento en los que la velocidad de flujo local es cero. El segundo fue la separación de la corriente de flujo o capa límite de la superficie, formando una serie de remolinos. Este último fenómeno se caracteriza por una fricción nula en la superficie. LAMBLADE abordó con éxito estos problemas y obtuvo una solución numérica que describe el comportamiento de la capa límite inestable, tanto para el caso 2D como 2.5D. Después de ello, los investigadores continuaron con la predicción de la transición al flujo turbulento. El análisis de la transición se centró en la aplicación de la teoría de los rayos y un enfoque de escala múltiple. El código calcula la amplificación de la inestabilidad de un solo rayo (línea característica) en el espacio-tiempo, utilizando los cálculos de la capa límite inestable en combinación con otros parámetros. Para el cálculo de múltiples rayos, el código se invoca varias veces, lo que posibilita una predicción de la transición efectiva y eficiente. El desarrollo del código numérico que describe el comportamiento de la capa límite y la transición a un flujo turbulento en las palas del rotor ha proporcionado información de valor incalculable. Estas herramientas sin precedentes serán particularmente importantes para el diseño de palas laminares para aerodeslizadores. Esto reducirá la fricción y por lo tanto el ruido y las emisiones de gases de efecto invernadero, contribuyendo a la consecución de un transporte aéreo sostenible y respetuoso con el medio ambiente.