Aerodinámica y dinámica del vuelo de alas batientes

Abstract

En este trabajo se presenta una herramienta de simulación numérica que permite estudiar la aerodinámica no-estacionaria y la dinámica no-lineal asociada al vuelo natural de insectos y aves pequeñas. El modelo aerodinámico utilizado es una versión modificada de la versión 3D del “unsteady vortex lattice method” (UVLM), una generalización del conocido “vortex lattice method”, ampliamente utilizado en flujos incompresibles y estacionarios. La dinámica asociada al insecto se modela mediante un modelo estructural multicuerpo hibrido del insecto completo (cabeza, tórax, abdomen y alas). El desarrollo del modelo está basado en la formulación de Lagrange con coordenadas generalizadas redundantes. Para lograr generalidad y versatilidad en la herramienta desarrollada, se modificó un modelo cinemático desarrollado previamente por los autores de este trabajo para incluir diferentes patrones de deformación sobre el ala (torsión, flexión y ambos efectos combinados). Las alas tienen movimientos prescriptos respecto del cuerpo central, se dice que las alas son cinemáticamente conducidas. La integración numérica de todas las ecuaciones gobernantes, que son diferenciales algebraicas, es realizada simultáneamente e interactivamente en el dominio del tiempo. El esquema de integración usado acopla un método predictor corrector de cuarto orden, el método modificado de Hamming, con un procedimiento de estabilización para las ecuaciones de movimiento resultantes.