Control de flujo activo con chorros sintéticos en un cuerpo de Ahmed (2019)
En el presente estudio se analiza la influencia del control de flujo activo con chorros sintéticos en el comportamiento aerodinámico de un cuerpo de Ahmed escalado al 49% de las dimensiones originales y con ángulo de inclinación posterior a 35°. Se realizaron simulaciones computacionales del caso base y el flujo con actuación usando las ecuaciones promediadas de Reynolds Navier-Stokes basado en el modelo de turbulencia k-w SST. Los resultados computacionales fueron validados mediante la medición del gradiente de presión en el plano de simetría del cuerpo. El actuador de chorro sintético se diseñó usando la analogía electromecánica-acústica con la ayuda del modelo de parámetros concentrados. La respuesta dinámica del actuador se implementa como una condición de frontera de Dirichlet sobre la membrana en las simulaciones computacionales con flujo controlado. Diferentes parámetros de actuación, como la localización del chorro, la dirección, coeficiente de momento, amplitud de velocidad y frecuencia de forzamiento son considerados. Los resultados muestran que el uso de chorros sintéticos deteriora arrastre aerodinámico promedio del cuerpo Ahmed debido al aumento de la presión de vacío sobre la superficie posterior y al aumento de la intensidad de los vórtices longitudinales. Sin embargo, al aplicar control de flujo con chorros sintéticos a frecuencias altas el coeficiente de arrastre se redujo en los instantes de máxima velocidad de succión del diafragma. Esto llevó a estudiar computacionalmente el método de control de flujo activo con succión de capa límite y con el cual se logró reducir el coeficiente de arrastre del cuerpo Ahmed hasta un 26%. Sin embargo, el análisis energético mostró que la potencia requerida para operar los actuadores ideales de succión es mayor a la potencia reducida para sobrepasar la fuerza de arrastre. Por lo tanto, es necesario seguir investigando configuraciones de flujos de succión que permitan tener un balance positivo de energía.