AERODINÁMICA ASOCIADA AL FLUJO INESTACIONARIO GENERADO POR EL BATIMIENTO DE ALAS EN "HOVER"

Abstract

En este trabajo se presenta el desarrollo de una herramienta de simulación numérica que permite estudiar la aerodinámica no-lineal e inestacionaria asociada al complejo movimiento de batimiento de las alas de insectos y de algunas aves pequeñas. El modelo aerodinámico adoptado en este esfuerzo es una modificación de la versión 3D del "unsteady vortex lattice", una generalización del conocido "vortex lattice method", ampliamente utilizado en flujos incompresibles y estacionarios. El modelo permite tener en cuenta el comportamiento no-estacionario, las no-linealidades aerodinámicas asociadas con grandes ángulos de ataque y grandes desplazamientos producto del movimiento del eje longitudinal de cada ala, las deformaciones estáticas, y flujos dominados por vorticidad. En este trabajo se estudia, para una configuración de 'vuelo suspendido' (hover), la influencia del desprendimiento de vorticidad desde el borde de ataque de las alas batientes en el cómputo de la fuerza de sustentación. Este fenómeno ha sido bien documentado por biólogos y zoólogos, y se especula, explica el notable incremento de las cargas aerodinámicas producto del batimiento de las alas. El movimiento de las mismas se describe utilizando un modelo cinemático desarrollado con anterioridad por los autores de este trabajo. La combinación del modelo cinemático con el modelo aerodinámico, junto con un preprocesador para generar la geometría del insecto, forman una herramienta computacional que permite: utilizar diferentes cinemáticas para el movimiento de las alas, definir distintas geometrías para el insecto, predecir el campo de movimiento del fluido alrededor de la estructura del cuerpo y de las alas batientes, estimar la distribución espacio-temporal de la vorticidad adherida al cuerpo/alas del insecto, estimar la distribución de vorticidad y forma de las estelas emitidas desde los bordes filosos de las alas, predecir las cargas aerodinámicas actuantes sobre éstas, y tener en cuenta todas las posibles interferencias aerodinámicas.