Los efectos positivos del barrido negativo

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megacam
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Los efectos positivos del barrido negativo

Mensaje sin leer por megacam » Febrero 20th, 2012, 10:18 pm

La creciente concienciación medioambiental y el aumento de los costos del combustible están obligando al fabricante de aviones, volar más eficiente. El Centro Aeroespacial Alemán (DLR) ha sido analizado, como se evidencia por el ala en flecha hacia adelante reducida del consumo de combustible de los aviones de pasajeros hace. De esta manera para encontrar el mejor compromiso entre la aerodinámica, aeroelasticidad y mecánica estructural, se basa en un enfoque de simulación multi-disciplinario no lineal, en el que las soluciones de software MSC desempeñar un papel central.
barrido negativo.jpg
Las alas es en la reducción de la resistencia al flujo de una aeronave en una importancia literalmente vital. La omisión no es - y con aviones comerciales de hoy en día utilizan, la parte posterior (positivo) barrió alas, a una reducción significativa en la velocidad estaría en números estándar actuales Mach (alrededor de 0,8 Ma) es necesario, lo que parece ni los fabricantes ni a los operadores a ser especialmente deseable .

El DLR está tratando LamAiR el marco del proyecto (aviones Laminar Research), la resistencia de los principales responsables de la capa límite turbulenta en las alas con el concepto alternativo de un paso adelante de (negativo) arrasó el ala al cuerpo. En el DLR, se cree que un avión podría igual de rápido, pero eficiente de combustible y menos contaminantes que los aviones convencionales para volar. En un estudio realizado por un avión de mediano alcance que se muestra para que estos beneficios no existen sólo en papel, pero también pueden ser puestas en práctica.
alas Beneficios negativa barrieron han existido desde los años 40 se conoce, sin embargo, eran su propiedades críticas aeroelásticos de materiales convencionales, difíciles de controlar. Mientras que un ala positivo de barrido con ascensor cada vez mayor por flexión-torsión prácticamente su propia carga, es el ala en flecha hacia adelante tiende a ser bajo el ángulo de torsión aumenta y por lo tanto el ascensor sigue en aumento - hasta que me fui en un establo.

La optimización de los Torsionsverhaltens flexión negativos barrida ala es en consecuencia el principal foco de los investigadores del DLR en Braunschweig. El uso de materiales de fibra de carbono que usted quisiera que matar dos pájaros de un tiro: en primer lugar, a la ortotropía pronunciada de los materiales compuestos, las características negativas aeroelásticos reducir o evitar incluso. Además, también nos gustaría lograr la reducción de peso con el fin de subrayar el atractivo de este enfoque todavía. Estos objetivos se reducen a optimizar la caja de ala, con sus largueros y las costillas y el larguero reforzado con la piel exterior como un elemento de soporte de acuerdo con un ala. Además de sustentación aerodinámica y el momento debe empuje del motor, el peso de combustible y la presión y el peso que se considera, por lo que las cargas que actúan son correspondientemente complejo.

Simulación ideal para tareas de desarrollo de complejos

El desarrollo de una nueva ala es un proceso muy iterativo que implica las diversas disciplinas, y con el procedimiento convencional requiere un gran número de pruebas de túnel costosos y lentos de viento. Programas de simulación numérica ofrecen estas ventajas únicas, no sólo porque las pruebas físicas reducido significativamente y las variantes más diferentes se pueden probar de forma virtual, sino también por que será construido por la variedad de los datos y las capacidades de presentación de los resultados de una comprensión mucho mayor de las relaciones y dependencias . Todos los datos relevantes también se pueden mostrar en las representaciones en 3D o gráficos XY.

Para asegurarse de que las simulaciones de elementos finitos, así reflejar la realidad, además de la calidad del programa de solución y la red (estructura, fineza, elementos que se utilizan) y la calibración del modelo de cálculo basado en los datos conocidos son esenciales. Estos fueron comparados con el MSC soluciones Patran software (como Pre-/Postprocessor) y Nastran (solver) los cálculos sobre la geometría de la caja convencional de ala (de metal) hecho de un avión de pasajeros de medio alcance, por lo que gran cantidad de datos sobre las cargas y las deformaciones.

Se estudiaron diferentes métodos numéricos, mientras que, a partir de los cálculos lineales, cada uno con un elemento de cubierta en la dirección transversal y entre las costillas del ala, al análisis no lineal de una geometría de modelo refinado, con los cuatro elementos en cada sentido, con elementos de membrana. Se encontró que significativamente con un enfoque lineal, la rigidez estructural de los datos reales desviado, durante el último cálculo no lineal con elementos de membrana, sólo una desviación de - tener un 5 por ciento como la deflexión o + 8 por ciento durante la rotación.

Los procesos de simulación y optimización más eficiente


Los procesos de desarrollo estructurados de forma secuencial requiere la transferencia de datos y las transformaciones suelen causar errores y la consiguiente duplicación de trabajo. Bajo tales condiciones se puede obtener por la simulación al tiempo que mejora algunos aspectos, el resultado global, sin embargo, sigue siendo muy por detrás de la mayor parte de las posibilidades potenciales. Esto es especialmente cierto para multidisciplinarios tareas. Con el fin de proporcionar la base para una eficiente ingeniería concurrente, que tiene el DLR, el desarrollo de un compuesto de la Plataforma Virtual de abordar, que tiene como objetivos:

Paralelización de los procesos de desarrollo

Mejorar la comunicación interdisciplinaria y la disponibilidad de los datos

La simplificación y aceleración de proyectos de simulación (cálculo de variaciones, optimización)


Para la simulación, mientras que los programas se Patran Nastran y se utiliza, que están predestinados por su arquitectura para la implementación de las medidas proyectadas. En el lado constructivo de Catia V5 es un sistema CAD / CAM en términos de aerodinámica y el vigente código DLR-TAU propia utilizado para la simulación de flujo. Empezamos con el desarrollo a principios de 2010 y tiene la intención de haber aplicado plenamente funcional hasta la segunda mitad del 2013th

Interfaz de usuario adaptada para una eficiencia óptima


Dado el gran número de los cálculos de la variante es la definición rápida, fácil y libre de errores y la implementación de puestos de trabajo de computación es esencial. En el DLR se ha logrado mediante la integración de la interfaz de usuario LamAir de usuario (GUI) en el MD Patran software para tareas multidisciplinarias. Puede ser parámetros de entrada y variables de diseño y limitaciones en un entorno unificado y escriba o seleccione detectar errores potenciales a tiempo. Además, la generación de modelos, la generación de entrada con las propiedades del material y las condiciones de contorno, y el inicio del cálculo y la importación de los datos resultantes fueron en gran medida automatizado.

El panel permite al usuario introducir directamente la geometría de las alas de espesor, y el perfil de la distribución de ascensor para casos de carga diferentes cruceros y dos actitudes extremas). A fin de que el modelo de estructura tan grande como las posibles variaciones tienen las posiciones para la parte delantera y trasera larguero y el número de nervios han sido descritos paramétricamente. Las propiedades de los materiales se describen aquí por una "manchada 'sobre una estructura de capas de dos dimensiones ortotrópicas propiedades de los materiales compuestos.

Los objetivos: la optimización de los Torsionsverhaltens flexión y la reducción de peso - sólo puede lograrse a través de cálculos extensas variantes, teniendo en cuenta los efectos de la aerodinámica, aeroelasticidad y la mecánica estructural. Los estudios previamente discutidos con un enfoque lineal han demostrado ser insuficientes. En orden de aparición grandes deformaciones y los efectos que resulten suficientes para describir así, se decidió en el DLR ¿por qué ir por el camino duro de la optimización no lineal con Nastran y está disponible en el método del programa ESNLRO - que entre otras cosas, la ventaja tiene que una optimización de respuesta no lineal se puede realizar incluso sin el cálculo de la sensibilidad de las respuestas del sistema no lineales. Además, se tomaron medidas para optimizar el perfil del espesor del ala de los criterios de diseño - la tolerancia a la fuerza, la estabilidad y el daño

Hecho a medida de flexión-torsión comportamiento


Para el diseño preliminar de la banda, la consideración de las propiedades de compuestos a través de la opción predeterminada o seleccione una dirección de la rigidez importante es lo suficientemente precisa. La dependencia de la deformación del ala y torsión de la dirección rigidez director se investigó por medio de los cálculos de la variante, y de la geometría y el espesor se mantiene constante, pero las direcciones principales de la piel superior e inferior en un ángulo de ± 45 grados respecto a la larguero frontal en incrementos de 5-grado variar independientemente, era . De este modo se podría hacer entre - 30 y -5 grados por debajo de identificar un área (alivio) valores negativos para la rotación en el que la deformación de la punta del ala sólo aumentó ligeramente - 25 y + 5 grados (arriba) y.

Mientras que los cálculos utilizados hasta entonces se limitaban a las alas, fue la conclusión del diseño de pre-examina también una multa reticulado modelo de la estructura del avión entero en un total combinado de cálculos CFD-CSM (Computational Fluid Dynamics o Mecánica Computacional Estructura). Se utiliza para MD Nastran y la in-house código CFD TAU. La estructura fue sometido mientras en los resultados de cálculo CFD obtenidos. En un proceso iterativo, entonces la deformación resultante del código CFD se devolvieron hasta que los resultados convergentes.

Ver

Sin el uso de simulación para desarrollar un ala en flecha hacia adelante, mientras que evita los inconvenientes asociados anteriormente sería casi imposible. Sólo el rendimiento de las soluciones de simulación y la adición de la. Insertado en Patran GUI LamAir han hecho la entrada de datos y la versión arriba para los estudios extensa variación de una automatización práctico de gran alcance Los pasos siguientes consisten en la optimización basada en los términos que se describen aquí las medidas de las alas de los tres criterios de diseño (la fuerza, la tolerancia al daño y la estabilidad) y la exploración de otros casos de carga.

Centro Alemán de Técnica Aeroespacial (DLR), Braunschweig Tel 0531/295-0, http://www.dlr.de

MSC Software GmbH, Teléfono Múnich 089/431987-0, http://www.mscsoftware.com

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