¿Qué es el método del panel?

Análisis por el método del panel

Los métodos de paneles pueden calcular el flujo de gases o líquidos alrededor de configuraciones 3D complejas, como los aviones, con relativa facilidad. Sin embargo, esa facilidad tiene un precio: los métodos de paneles son incapaces de modelar los efectos viscosos que son evidentes en todos los flujos del mundo real. Entonces, ¿por qué iba a utilizar un ingeniero un método de paneles?

Los métodos de paneles son ideales para el análisis del diseño conceptual debido a su rapidez y a la relativa facilidad de modelado de superficies, pero esto se ve contrarrestado por su incapacidad para predecir las capas límite y la separación del flujo. La falta de modelización de la viscosidad en un método de paneles conlleva otra limitación: no pueden modelizar flujos rotacionales como los que se encuentran en un ciclón. Los métodos de paneles tampoco pueden modelar el flujo supersónico (número de Mach > 1). Si tenemos en cuenta que la mayoría de los flujos de fluidos que interesan a los ingenieros son subsónicos, la incapacidad de modelar flujos supersónicos es una limitación menor comparada con la falta de modelización de la viscosidad.

Aprovechar los puntos fuertes de un método de paneles revela una herramienta de ingeniería muy útil. Un método de paneles funciona mejor cuando se modela un flujo subsónico (número de Mach < 1), con un número de Reynolds elevado (> 105) y totalmente adherido. Estas condiciones se encuentran en abundancia alrededor de formas aerodinámicas como aviones, coches, submarinos y yates. No es de extrañar que la industria aeroespacial fuera la primera en desarrollar y adoptar los métodos de los paneles, seguida de los diseñadores de coches de carreras y, más recientemente, de los diseñadores de yates de carreras.

Método del panel viscoso

ResumenLos métodos de panel son ideales para calcular el campo de flujo sobre un perfil aerodinámico que ejecuta un movimiento no permanente en función del tiempo en un medio incompresible no viscoso. El movimiento inestable sobre el perfil aéreo provoca un desprendimiento continuo de vórtices en la estela de salida, lo que distingue los flujos no estables de los estables. Por lo tanto, antes de discutir los métodos de panel para los flujos no estables, es útil discutir los métodos de panel para los flujos estables.Palabras claveFlujo no estacionario Núcleo de vórtice Velocidad Potencial Coeficiente de influencia Método de panel

Coeficiente de elevación del método del panel de vórtice

En dinámica de fluidos, los códigos de flujo potencial aerodinámico o códigos de panel se utilizan para determinar la velocidad del fluido, y posteriormente la distribución de la presión, en un objeto. Éste puede ser un simple objeto bidimensional, como un círculo o un ala, o puede ser un vehículo tridimensional.

Los primeros códigos de paneles se desarrollaron entre finales de los años 60 y principios de los 70. Los códigos de panel avanzados, como el Panair (desarrollado por Boeing), se introdujeron por primera vez a finales de la década de 1970, y ganaron popularidad a medida que aumentaba la velocidad de cálculo. Con el tiempo, los códigos de panel fueron sustituidos por métodos de panel de orden superior y, posteriormente, por CFD (Computational Fluid Dynamics). Sin embargo, los códigos de panel se siguen utilizando para el análisis aerodinámico preliminar, ya que el tiempo requerido para una ejecución de análisis es significativamente menor debido a un menor número de elementos.

{\displaystyle \phi _{p}=-{frac {1}{4\pi }} {iint \limits _{S}}left(\mathbf {n} {\frac {\nabla \phi _{U}-\nabla \phi _{L}}{R}}-\mathbf {{n}} \(izquierda), (U), (L), (derecha), (derecha), (frac), (R), (derecha), (dS_Q}, (dS_Q}, (dS_Q}, (dS_Q}).

Método del panel de vórtice placa plana

El método del panel es un método de análisis que puede utilizarse para llegar a una solución aproximada de las fuerzas que actúan sobre un objeto en un flujo. El método, tal y como lo presentamos aquí, se basa en el análisis de flujos invisibles, por lo que se limita a las fuerzas de presión resultantes sobre la superficie. El método de los paneles es básicamente una aproximación numérica que se basa en el uso de elementos discretos sobre la superficie de un objeto y en la prescripción de un elemento de flujo (como un vórtice o un doblete o una fuente o un sumidero) en cada elemento que satisfaga ciertas condiciones de contorno (como que el flujo no atraviese la superficie del objeto). La interacción de los elementos se tiene en cuenta y también debe satisfacer la condición de que, lejos del objeto, el flujo debe ser igual a la velocidad de la corriente libre que se acerca al objeto. Hay una serie de libros y documentos escritos que describen el método en términos muy generales e incluso la inclusión de las fuerzas viscosas en algún grado. Pero aquí sólo estamos introduciendo el método para tener una idea de su utilidad en flujos externos, por lo que utilizaremos una geometría simple con una distribución simple de elementos de flujo. Existen modelos más complicados, pero todos se basan en la forma simplificada presentada aquí.