Armando Collazo Garcia III ha ottenuto più di quanto si aspettasse da un corso di laurea che ha seguito la scorsa primavera. Ha sviluppato una nuova comprensione della fisica degli shock transonici prodotti attraverso un profilo alare a flusso laminare con aspirazione dello strato limite e ha aggiunto un documento pubblicato al suo curriculum.

"Quando ho ricevuto l'incarico di svolgere un progetto di ricerca, Mi sono reso conto di avere già un buon set di dati della mia tesi di laurea che avrei potuto utilizzare in un modo nuovo, " Collazo Garcia ha detto. "Sono stato in grado di applicare tecniche di algebra lineare per manipolare i dati del campo di flusso e scomporre le informazioni in modalità. Le modalità hanno fornito un'istantanea dei vari aspetti del flusso e sono state classificate in base al loro contributo energetico, con le modalità di rango superiore che mostrano le caratteristiche più importanti del flusso. La bellezza di questa tecnica è che elimina tutto il rumore casuale, tutta l'incertezza associata ai dati, e identifica le modalità più importanti in modo da poter studiare il processo in modo più efficiente".

Il paper è stato sviluppato per il corso AE 598—Modal Analysis of Fluid Flow tenuto da Theresa Saxton-Fox, professore assistente presso il Dipartimento di Ingegneria Aerospaziale dell'Università dell'Illinois Urbana-Champaign.

"Dalla classe, Ho imparato ad utilizzare le tecniche di analisi modale, in particolare, corretta decomposizione ortogonale, e come la tecnica può aiutarmi a capire i modi e le caratteristiche dominanti nel flusso in questione, " Collazo Garcia ha detto. "Nel fare l'analisi, Ho imparato come considerare un modello di ordine ridotto utilizzando le modalità dominanti mi ha permesso di comprendere la dinamica e l'importante fisica del processo senza instabilità e rumore presenti nei dati."

Per la sua tesi di laurea, Collazo Garcia ha valutato le prestazioni aerodinamiche e le caratteristiche di flusso associate di un profilo alare a flusso laminare di tipo Griffith nell'ambiente transonico. Poiché il profilo aerodinamico è stato progettato per funzionare in presenza di un'aspirazione attiva dello strato limite per assistere l'aumento di pressione attraverso la regione del bordo d'uscita, la prestazione aerodinamica del profilo alare è stata ostacolata quando questa aspirazione non è stata applicata. È stato osservato anche un processo di oscillazione d'urto altamente instabile in assenza di aspirazione a causa di un complesso processo di interazione del flusso. È stato osservato che l'applicazione dell'aspirazione ha mitigato questa grande variabilità nella posizione dell'urto e nel movimento instabile. Il lavoro iniziato nella classe di Saxton-Fox gli ha permesso di utilizzare l'analisi modale per ampliare le conoscenze su questo processo di shock oscillatorio.

"Abbiamo ottenuto le frequenze associate di ciascuna modalità e siamo stati in grado di creare una ricostruzione del processo e catturare l'importante fisica rimuovendo tutta l'instabilità e il rumore associati nei dati, " Disse Collazo Garcia. "Abbiamo osservato l'accumulo di onde di Mach, che porta allo shock completamente sviluppato. Dopo l'oscillazione, si dissipa e poi vediamo di nuovo il processo formarsi."

Collazo Garcia ha detto che la ricostruzione, che assumeva un solo modo di Fourier per ogni modo proprio di decomposizione ortogonale, è una tecnica molto semplice che può essere applicata ad altri flussi e altri set di dati con l'intento di comprendere la fisica sottostante, le caratteristiche più importanti in un processo instabile.

Lo studio, "Analisi modale del processo di shock transonico su un tipo Griffith, profilo alare a flusso laminare, " è stato scritto da Armando R. Collazo Garcia III, Theresa Saxton-Fox, e Phillip J. Ansell. È stato presentato al Forum AIAA Scitech 2021 .