"Flujo alrededor de un ala flexible".

Autor: Juan Manuel González López y F. Mandujano

Este proyecto de investigación nace como parte del servicio social del Fis. J. M. González en el que implementó una ala flexible modificando un programa que simula el flujo alrededor de un ala rígida oscilante. El proyecto continuó como parte de su Tesis de Liceciatura en Física en donde validó sus modificaciones y caracterizó el flujo en función del cosciente entre dos longitudes asociadas a la geometría móvil.

Planteamiento del problema:

El problema consiste en estudiar el flujo bidimensional e incompresible de un fluido Newtoniano alrededor de un perfil fijo flexible, el cual está basado en las alas de Joukowsky. El fluido tiene una velocidad constante lejos del ala, paralela al eje de ésta. Del mismo modo la presión lejos del ala es constante. El ala se encuentra inmersa en un espacio infinito bidimensional. Para estudiar el problema se resuelven las ecuaciones de Navier-Stokes para un fluido incompresible.
El problema se estudia numéricamente usando el Método de Boltzmann en Redes. Los parámetros en este problema son dos parámetros geométricos que miden la deformación del perfil, el número de Reynolds definido con la velocidad lejos del perfil y la frecuencia de deformación. Se tiene un programa en el que se pueden modificar estos parámetros y entrega una muestra de datos de los campos de velocidad y presión en el tiempo junto con las fuerzas que el fluido hace sobre el perfil móvil.
La geometría, basada en el perfil simétrico de Joukowski, se le incluye una parte asimtétrica pesada por funciones que oscilan en el tiempo, de tal manera que se simula el movimiento del perfil al pasar de un perfil asimétrico a uno simétrico como se muestra en la figura.

Figura 1

Figura 2

Figura 3

En las Figuras 1, 2 y 3 se muestran algunos ejemplos del campo de vorticidad para tres deformaciones diferentes a un Reynolds de 100. El caso que tiene mas deformación es el primero. Es importante notar que, para que el perfil nade la estela debe ser de tipo 2S (dos vórtices sencillos emitidos por ciclo), lo cual sucede cuando la defomación es mayor.