Un Método Aproximado del Cálculo de la Transferencia de Calor Convectiva sobre Cuerpos 3D

GUSTAVO J. KRAUSE; JOSÉ P. TAMAGNO

Mar del Plata

Congreso; V Congreso Argentino de Tecnología - CATE 2009; 2009

Asociación Argentina de Tecnología Espacial

Se describe un método teórico aproximado para el cálculo de la transferencia de calor convectiva laminar sobre cuerpos cónicos romos a ángulos de ataque. Está basado en la analogía axial-simétrica, la cual permite reducir las ecuaciones tridimensionales de la capa límite según las líneas de corriente superficiales a una forma axial-simétrica equivalente utilizando coeficientes métricos ligados a la divergencia (o convergencia) de las mismas. Al método se han acoplado soluciones analíticas para determinar la geometría de las líneas de corriente sobre la superficie de los cuerpos y los coeficientes métricos correspondientes. Las condiciones de borde en la capa límite se calculan utilizando una teoría Newtoniana modificada; se supone que la entropía sobre el cuerpo es constante e igual a su valor inmediatamente detrás del choque normal y, que el aire se comporta como un gas real en equilibrio termodinámico. Se comparan resultados numéricos con datos experimentales obtenidos sobre un cilindro con nariz semiesférica y sobre un cono con semi-ángulo de 15º  embotado por un casquete esférico, a ángulos de ataque de 0º y 20º y a un Mach de vuelo 10.6. Se concluye que la analogía axial-simétrica puede proveer una manera eficaz y relativamente simple para el cálculo de la transferencia de calor convectiva sobre cuerpos tridimensionales. Su aplicación puede extenderse a configuraciones más complejas que las formas cónicas aquí consideradas si se dispone de la  solución del flujo no viscos.