Métodos numéricos sencillos para el cálculo de chorros y penachos térmicos laminares

Abstract

Los métodos numéricos para el cálculo de ecuaciones diferenciales en derivadas parciales como son las de Navier-Stokes se han convertido en una herramienta indispensable en el mundo de la ingeniería tanto para profesores como para alumnos. En este trabajo se aplican métodos numéricos secillos para el cálculo de chorros incompresibles y penachos térmicos. Gracias a este tipo de flujo se consigue inyectar cantidad de movimiento en el campo fluido, lo cual puede llegar a ser una aplicación interesante en muchos procesos de la ingeniería. Entre ellas se encuentra el control de la capa límite mediante soplado en perfiles aerodinámicos, motivación de este trabajo y vital método a la hora de evitar la entrada en pérdida. Dispositivos hipersustentadores, como los flaps ranurados, que controlan la capa límite mediante soplado en despegue y aterrizaje ayudan a adquirir elevados ángulos de ataque con el consiguiente aumento de la sustentación necesaria en estas fases de vuelo. Para resolver las ecuaciones que gobiernan la física de los chorros y los penachos se ha implementado un código numérico en el programa MATLAB que modela las ecuaciones de capa límite y permite representar los resultados. Estos resultados se van a comparar finalmente con soluciones de semejanza teóricas dadas en la literatura por algunos autores.

Numerical techniques for the calculation of partial difference ecuations like the Navier-Stokes’s have become an essential tool in the world of engineering for both teachers and students. This work applies simple numerical techniques for the calculation of incompressible jets and thermal plumes. Thanks to this kind of flow it is possible to inject momentum in the flow field, which could be an interesting application in many processes in engineering. Among them it is found the blowing boundary layer control: motivation of this work and a very important method to avoid aerodynamic stall. High lift devices, like slotted flaps, help to achieve high angles of attack on take-off and landing by blowing boundary layer control to get to the required lift at these flight phase. To solve the ecuations governing the jets and termal plumes behaviour, it has been implemented a numerical code on the software MATLAB to model the boundary layer ecuations and to present numerical results. Finally, these results are going to be compared with theoretical similarity solutions given on the literature by several authors.