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Title: Evaluación aerodinámica del efecto de integración de un sistema de propulsión embebido simple y del tipo “S” en el fuselaje de un vehículo aéreo no tripulado mediante dinámica de fluidos computacional
Authors: Ayala Espinoza, Miguel Ángel
Keywords: MECÁNICA DE FLUIDOS
DINÁMICA DE FLUIDOS
TERMODINÁMICA
Issue Date: 3-Jun-2019
Publisher: Quito, 2019.
Citation: Ayala Espinoza, M. Á. (2019). Evaluación aerodinámica del efecto de integración de un sistema de propulsión embebido simple y del tipo “S” en el fuselaje de un vehículo aéreo no tripulado mediante dinámica de fluidos computacional. 118 páginas. Quito : EPN.
Abstract: The integration of the propulsion system in a blended wing body (BWB) with ingestion of the boundary layer (BLI) was studied in this research work. The benefit that can be obtained from BWB configuration with BLI in subsonic regime in Andean regions with nacelles completely embedded in the fuselage of the "S" ducts type and NACA 1 was also shown. Moreover, a methodology was developed to study the interaction between the aerodynamic performance and efficiency of the propulsion system using computational fluid dynamics (CFD) in conjunction with a one-dimensional thermodynamic model, capturing the benefit of BLI. For the 2D study, 5 different ducts were evaluated, both in the central UAV chord, as well as in the cross section of the distributed propeller to determine the geometries of higher performance based on the inlet pressure recovery, power, propulsive efficiency and thermal efficiency. Subsequently, a 3D simulation of the optimal configuration was performed to observe preliminary results of the pressure distribution around the fuselage and the value of total pressure recovery pressure at fan face. The results show that there is a reduction of up to 23,5% in the power required in nacelles of the "S" pipeline type compared to NACA 1, and a 99% total pressure recovery in subsonic flight conditions.
Description: En el presente trabajo de investigación se estudió la integración del sistema de propulsión en una aeronave no tripulada (UAV) del tipo fuselaje integrado (BWB) con ingestión de capa límite (BLI). Se mostró el beneficio que se puede obtener de configuraciones BWB con BLI en régimen subsónico en regiones andinas con góndolas completamente embebidas en el fuselaje, del tipo ducto “S” y NACA 1. Por otra parte, se desarrolló una metodología que permita estudiar la interacción entre el desempeño aerodinámico y la eficiencia del sistema de propulsión, mediante la aplicación de dinámica fluidos computacional (CFD) en conjunto a un modelo termodinámico unidimensional, capturando el beneficio de BLI. Para el estudio en 2D, se evaluaron 5 ductos diferentes, tanto en la cuerda central del UAV, así como también, en el corte transversal del propulsor distribuido para determinar las geometrías de mayor rendimiento en base a la recuperación de presión total a la entrada, potencia consumida, eficiencia propulsiva y eficiencia térmica. Posteriormente, se realizó una simulación 3D de la configuración óptima para observar resultados preliminares de la distribución de presiones alrededor del fuselaje y la recuperación de presión total en la cara frente al ventilador. Los resultados muestran que existe reducción de hasta el 23,5% en la potencia requerida en góndolas del tipo ducto “S” en comparación a las NACA 1, y una de recuperación de presión total del 99% en condiciones de vuelo subsónicas.
URI: http://bibdigital.epn.edu.ec/handle/15000/20265
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