ESDU 02014-2002 Método de potencial total (FP) para alas tridimensionales y combinaciones de ala y cuerpo: flujo invisible Parte 2: Uso de FP y programas relacionados
INTRODUCCIÓN FP es un método CFD (dinámica de fluidos computacional) codificado en Fortran para calcular el campo de flujo y las fuerzas aerodinámicas de un ala aislada (normalmente denominada ala sola) o una combinación ala-cuerpo (normalmente denominada ala-cuerpo) en un freestream@ subsónico que incluye los efectos de las ondas de choque. FP utiliza un proceso de relajación para resolver formas en diferencias finitas de la ecuación de velocidad-potencial no lineal completa para el flujo alrededor de la geometría tridimensional. El programa FP se desarrolló durante varios años en ARA@ Bedford y RAE (ahora QinetiQ)@ Farnborough y ESDU International plc lo pone a disposición según los términos de un acuerdo con QinetiQ. Utilizado originalmente en computadoras centrales, @ FP ha proporcionado datos valiosos en el diseño de varios aviones. Con los avances en las computadoras@, es posible realizar ejecuciones de FP en una PC en unos pocos minutos. El código FP tratado en este artículo es para uso en PC. La versión presentada no tiene en cuenta la capa límite o la estela viscosa, pero se pretende que posteriormente se publique una versión mejorada (denominada VFP) que sí tenga en cuenta los efectos viscosos, aunque de manera simplificada. En la Parte 1 (Referencia 1) se ofrecen una descripción de los principios de FP@ y una serie de resultados y comparaciones con otros métodos y con experimentos@. Este Item@ Parte 2 de la Serie que trata sobre FP@ se ocupa principalmente de los aspectos prácticos de ejecutar FP y sus programas asociados para obtener resultados confiables. La Sección 2 presenta la notación y las convenciones adoptadas@ y también@ por conveniencia@ proporciona un índice de los parámetros y nombres de archivos de los programas de computadora@ utilizados. Una ejecución de FP se describe en la Sección 3. Para cualquier ejecución de FP@ con el fin de tratar con una geometría específica en un número de Mach particular e incidencia@ se requieren los siguientes tres archivos de entrada: GEO.DAT@ que especifica la geometría del ala sola o ala-cuerpo@ MAP.DAT@ que especifica los parámetros que afectan la cuadrícula computacional@ FLOW.DAT@ que especifica las condiciones de flujo (es decir, el número de Mach de flujo libre y el ángulo de incidencia)@ parámetros que controlan los cálculos iterativos ( incluida la forma del esquema de diferencias finitas utilizado) y parámetros que gobiernan el alcance de la producción producida en cada nivel de refinamiento de la red. La especificación de estos archivos se da en la Sección 4. La generación de los tres archivos de entrada es facilitada por un programa (llamado FPCON) que realiza esta tarea para los casos particulares de alas en flecha y ahusadas y alas que tienen una sola manivela en planta. En cada caso@ puede estar presente un cuerpo cilíndrico "infinito". Como se describe en la Parte 1 (Referencia 1)@ como alternativa al cálculo directo mediante FP@, los efectos de un cuerpo finito en el flujo del ala se pueden aproximar calculando el caso del cuerpo infinito@ y utilizando una función dentro de FP@ para sumar incrementos variables a lo largo de la envergadura. al número de Mach de flujo libre. (Estos incrementos se pueden encontrar a partir de cálculos del flujo alrededor del cuerpo aislado. Se pretende publicar un método adecuado para realizar dichos cálculos en un próximo elemento de datos). El uso del programa de archivo de entrada FPCON se describe en la Sección 5. En la Sección Los archivos de salida 6@ se presentan para una ejecución típica de FP. En algunos casos@ los archivos de entrada generados por el programa FPCON no logran producir resultados confiables de FP. A menudo, la causa se debe al diseño de la cuadrícula, generalmente porque la distribución de las líneas de la cuadrícula a lo largo del tramo no se adapta a la forma en planta particular que se está considerando. Los procedimientos para examinar la distribución de las líneas de la cuadrícula y para introducir modificaciones en el archivo MAP.DAT con el fin de efectuar mejoras se presentan en la Sección 7. La Sección 8 trata una serie de puntos relevantes para los casos en los que un cuerpo está presente, mientras que la Sección 9 ofrece algunos orientación para tratar con alas que tienen formas en planta no cubiertas por FPCON. En la Sección 10 se revisan algunas de las razones por las cuales FP ocasionalmente no brinda resultados confiables y se brindan las acciones que se pueden intentar para remediar dicho fracaso.
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