Experimental analysis of the laminar to turbulent transition process of the boundary layer on swept wings

Abstract

O uso de termografia infravermelha para deteção da fronte de transição de um modelo de asa com 25º de ângulo de enflechamento e seção transversal dada por um aerofólio simétrico foi estudado em um túnel de vento soprador de circuito fechado. O modelo foi manufaturado em fibra de vidro, pintado em tinta preta fosca, e foi submetido ao calor de lâmpadas halogênicas para aumentar a emissividade térmica, e assim o contraste entre a asa e o meio, permitindo uma melhor visualização dos estágios turbulento e laminar da camada limite. Em seguida, um código de processamento de imagens em Python foi utilizado para detectar a fronte de transição e indicar sua posição. Várias combinações de núeros de Reynolds e âgulos de ataque foram testados, variando entre 4,50 ∙ 105 ≤ 𝑅𝑒 ≤ 9,15 ∙ 105 e 0 ° ≤ 𝛼 ≤ 14 ° visando uma melhor avaliação do comportamento da fronte de transiçõ em vários cenários. Isso permitiu a análise do fenômeno da transição contrastando os resultados com a literatura, permitindo assim se inferir sobre os mecanismos que estão agindo no sistema. Apesar de algumas exceções, a maioria dos pontos testados seguiram as expectativas, com maiores números de Reynolds e ângulos de ataque mais altos resultando em uma transiçãoo mais avançada. Em seguida, as imagens infravermelhas foram contrastadas com as de um trabalho anterior que ensaiou a detecção da posição da transição em um modelo de asa reta de mesma corda e aerofólio da presente asa enflechada. Esta última comparação teve por objetivo avaliar a significância das instabilidades de vento cruzado no desenvolvimento da camada limite, e assim como elas modificam a posiçãoo da fronte de transiçãoo. Um fenômeno interessante foi então observado onde para pequenos ângulos de ataque a asa enflechada apresentou uma transição mais próxima ao bordo de ataque enquanto que para ângulos de ataque mais altos a camada limite da asa reta foi a primeira a transicionar, provavelmente implicando que ela está transicionando por outro fenômeno que as ondas T-S. além das aquisiçãoo das imagens infravermelhas, para melhor qualificar o escoamento sobre a asa enflechada, a distribuiçãoo de pressão e os esforços aerodinâmicos de sustentaçãoo e arrasto foram obtidos respetivamente por um transdutor de pressão e uma balança aerodinâmica.