Papers by Luis R Ceballos
Uvlm-Oriented Mesh Generator for Wind Turbines
Currently, the unsteady vortex-lattice method (UVLM) is increasingly being used to study the aero... more Currently, the unsteady vortex-lattice method (UVLM) is increasingly being used to study the aerodynamic and aeroelastic behavior of large inshore/offshore horizontal-axis wind-turbines (LHAWT), and airborne wind energy systems (AWES). UVLM-based codes present an excellent trade-off between computational cost and precision. However, this method requires special meshes (enriched with specific data) that are not generally provided by standard mesh generators. In this work, we present the general description of an interactive UVLM-oriented mesh generator developed entirely in MATLAB R /GNU OCTAVE for wind turbines. The mesher allows the generation of general aerodynamic grids for inshore/offshore wind turbines with pre-bend blades, ducted wind turbines, rotors, and floating wind turbines such as the one proposed by ALTAEROS
Un concepto no covencional basado en "flutter" para cosechar energía
Universidad de Puerto Rico, Dec 1, 2020
A Computational Aeroelastic Framework for Studying Non-conventional Aeronautical Systems
Multibody Mechatronic Systems, 2017
A computational co-simulation framework to study the aeroelastic behavior of a variety of aeronau... more A computational co-simulation framework to study the aeroelastic behavior of a variety of aeronautical systems characterized by highly flexible structures undergoing complex motions in space and immersed in a low-subsonic flow is presented. The authors combine a non-linear aerodynamic model based on an extended version of the unsteady vortex-lattice method with a non-linear structural model based on a segregated formulation of Lagrange’s equations obtained with the Floating Frame of Reference formalism. The structural model construction allows for hybrid combinations of different models typically used with multi-body systems, such as models based on rigid-body dynamics, assumed-modes techniques, and finite-element methods. The governing equations are numerically integrated in the time domain to obtain the structural response and the consistent flowfield around it. The integration is based on the fourth-order predictor-corrector method of Hamming. The findings are found to capture known non-linear behavior of these non-conventional flight systems. The developed framework should be relevant for conducting aeroelastic studies on a wide variety of aeronautical systems such as: micro-air-vehicles (MAVs) inspired by biology, morphing wings, and joined-wing aircrafts, among others.
Los procedimientos numericos para atacar un problema de interaccion fluido-estructura pueden ser ... more Los procedimientos numericos para atacar un problema de interaccion fluido-estructura pueden ser divididos, de acuerdo a la manera en que se formulan e integran las ecuaciones diferenciales gobernantes, en dos tipos de esquemas: monolitico y particionado, mas recientemente denominado esquema de co-simulacion. La principal motivacion para la utilizacion de la segunda alternativa, es que esta permite implementar codigos existentes ya validados, y/o incorporar de manera casi automatica al entorno de simulacion nuevos codigos basados en metodos altamente especializados en cada campo de la fisica subyacente. Los codigos basados en un enfoque particionado habitualmente trabajan con diferentes discretizaciones temporales y espaciales, dando lugar a mallas topologicamente distintas. Esto lleva a la necesidad de buscar tecnicas robustas para el eficiente intercambio de informacion entre las mallas que caracterizan el modelo discretizado. En este trabajo se presenta la formulacion e implement...
Durante los ultimos anos, los vehiculos aereos no-tripulados (UAVs) han sido un topico importante... more Durante los ultimos anos, los vehiculos aereos no-tripulados (UAVs) han sido un topico importante de investigacion en el campo de la ingenieria aeronautica debido a su gran cantidad de aplicaciones. Un nuevo concepto de UAV promete una aeronave que se reconfigura, como lo hacen los pajaros, con el objetivo de alterar sus caracteristicas aerodinamicas para adaptarse a los distintos regimenes de vuelo que caracterizan una mision. Este concepto conducira a una nueva generacion de aeronaves con capacidades de maniobras similares a las que poseen las aves; esto permitira realizar las misiones de una manera mas eficiente, y aun mas importante, cubrir un amplio rango de misiones que aun no es cubierto por los UAVs convencionales. La tecnologia asociada a las aeronaves no-tripuladas con alas que mutan (Morphing wings) abarca diversas disciplinas de la ingenieria: aerodinamica no-lineal e inestacionaria, aeroelasticidad, mecanica estructural, dinamica de sistemas multicuerpos flexibles, teor...
Palabras clave: generación automática de mallas, elementos de frontera, método de red de vértices... more Palabras clave: generación automática de mallas, elementos de frontera, método de red de vértices, vehículos aéreos no tripulados, UAV, configuración de alas unidas, HALE. Resumen: En este trabajo se presenta una herramienta computacional para generar la geometría de configuraciones de vehículos aéreos no-tripulados (UAVs) de alas unidas. Las características de operación de estos vehículos a alto número de Reynolds avalan la implementación computacional de un código basado en el método de red vórtices inestacionario y no lineal (NUVLM). Este método reemplaza las capas límites delgadas por una sábana vorticosa que es discretizada para formar una red de segmentos vorticosos. La sábana vorticosa se encuentra adherida a las superficies del UAV y su forma "copia" la geometría del vehículo que se define de una manera simple y rápida mediante una lista de parámetros generales y los datos que definen los perfiles alares ubicados en las superficies sustentadoras. A partir de estos ...
Mecánica Computacional, 2009
Resumen. En este trabajo se presenta el desarrollo de una herramienta numérica que simula el comp... more Resumen. En este trabajo se presenta el desarrollo de una herramienta numérica que simula el comportamiento aerodinámico no-lineal e inestacionario de vehículos aéreos no tripulados (UAVs) inspirados en el vuelo natural con alas que cambian de forma (morphing-wings). Para simular numéricamente estos tipos de UAVs se utilizan: (i) un modelo aerodinámico que permita predecir el campo de movimiento del fluido alrededor de la estructura del ala que muta dinámicamente, y las cargas aerodinámicas actuantes sobre esta estructura; (ii) modelos cinemáticos para alas de vehículos aéreos no-tripulados inspirados en el vuelo natural con alas que cambian de forma dinámicamente; y (iii) un método que permite combinar estos dos modelos. La idea fundamental consiste en tratar el flujo de aire y la estructura del ala del UAV como elementos de un único sistema dinámico; e integrar numéricamente, en forma simultánea e iterativa en el dominio del tiempo todas las ecuaciones gobernantes. Para obtener las cargas aerodinámicas se utiliza una técnica conocida como método de red de vórtices no-lineal e inestacionario (NULMV), el cual permite tener en cuenta todas las posibles interferencias aerodinámicas. La herramienta desarrollada permite, en un mismo entorno, generar la geometría de la planta alar y una malla adecuada para implementar el modelo aerodinámico, describir la cinemática del ala, realizar simulaciones numéricas del comportamiento aerodinámico de alas que mutan dinámicamente, y visualizar los resultados provenientes de estas simulaciones. Este trabajo es el inicio de un propósito mucho mayor cuya finalidad es desarrollar herramientas numéricas para comprender los fenómenos aeroelásticos que se presentan en los vehículos aéreos no-tripulados con alas que cambian de forma.
Mecánica Computacional, 2009
On the evaluation of different procedures for computing aerodynamic loads for the unsteady vortex lattice method
Mecánica Computacional, 2014
Mecánica Computacional, 2011
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