Procedimiento para determinar un flujo.

Procedimiento para determinar un flujo (51) en el que se miden velocidades de flujo (Δ

V-LoS) en la dirección de medida (mr) mediante sensores (2) en al menos una posición de medida (4.1 a 4.15), con las etapas:

a) inicialización de parámetros (22, 22a, 22b, 22c) de un modelo de flujo que reproduce el flujo (51),

b) cálculo de velocidades de flujo simuladas (23 a 25) en la dirección de medida (mr) en la posición de medida (4.1 a 4.15), de las que al menos hay una, en función del modelo de flujo que reproduce el flujo,

c) comparación de las velocidades de flujo medidas (ΔV-LoS) con las velocidades de flujo simuladas (25) y adaptación de los parámetros (22, 22a, 22b, 22c) del modelo de flujo que reproduce el flujo minimizando una función de calidad (27) que depende del resultado de la comparación, y

d) repetición de las etapas b) y c) y determinación del flujo (51) en función del modelo aproximado de flujo.

Procedimiento para determinar un flujo.

La invención se refiere a un procedimiento para determinar un flujo, en el que se determinan velocidades del flujo en la dirección de medida mediante sensores en al menos una posición de medida. La invención se refiere igualmente a un programa de ordenador con medios de código de programa y a un equipo para ello.

Un flujo es un movimiento de partículas más o menos orientado. En un flujo intencionado se aprovecha al respecto esta característica para, con ayuda de este movimiento orientado de las partículas, poder transportar las mismas a lo largo de un trayecto. No obstante, un flujo puede ser también un efecto secundario indeseado, que por ejemplo resulta de que unos objetos se muevan respecto a un medio.

Así se conoce por ejemplo ya desde hace mucho tiempo por la navegación aérea que los aviones, tan pronto como su rueda de proa se levanta de la tierra, generan en el extremo de las puntas de sus alas turbulencias de aire, que en general se conocen también como estela de turbulencia. Una estela de turbulencia es un flujo de aire a modo de turbulencia detrás de aviones en vuelo, compuesta por dos torbellinos de aire a modo de trenza y que giran en sentidos opuestos. Entre estos dos núcleos de torbellinos, que por lo general tienen una distancia de las tres cuartas partes de la envergadura de las alas del correspondiente avión, existen la mayoría de las veces flujos de aire con una fuerte caída vertical, mientras que fuera de los núcleos del torbellino existen fuertes vientos ascensionales, que pueden ser muy peligrosos para los aviones que van a continuación. Un avión que por ejemplo con una mitad de ala sustentadora se encuentra en viento descendente entre los núcleos de torbellinos y con la otra mitad de ala sustentadora se encuentra en la zona de viento ascensional, entra en posiciones de balanceo fuertes y peligrosas. Así se consideró que la causa de algunos accidentes aéreos era que un siguiente avión había entrado en la estela de turbulencia de un avión precedente y debido a los fuertes movimientos de aire verticales, cayó finalmente, lo cual en la práctica es la causa más frecuente de incidentes poco antes del aterrizaje.

Este fenómeno de la estela de turbulencia se presenta precisamente en aterrizajes de grandes aviones, por lo que por razones técnicas de seguridad debe esperarse tras el aterrizaje de un avión un tiempo hasta que sobre la misma pista de despegue y aterrizaje pueda permitirse de nuevo tráfico aéreo. Esta medida de seguridad sirve para que los aviones no entren y caigan durante el despegue o el aterrizaje en la estela de turbulencia de un avión que haya aterrizado antes y con ello caiga en definitiva. La consistencia de una tal estela de turbulencia depende entonces de las condiciones atmosféricas exteriores, como temperatura, presión del aire y dirección del viento, así como velocidad del viento. Puesto que hasta ahora no pudo determinarse de manera fiable la existencia de una tal estela de turbulencia, se espera en los aeropuertos por razones de seguridad un tiempo suficientemente grande (de hasta cinco minutos) tras el aterrizaje de un avión hasta que se permite de nuevo tráfico aéreo sobre esta pista de aterrizaje, independientemente de si la estela de turbulencia existe realmente aún o no. Esto repercute en definitiva de forma negativa sobre el grado de ocupación del aeropuerto.

Además de en la fase de aterrizaje, son un problema las estelas de turbulencia también a la altura de crucero. Debido al denso escalonamiento en el espacio aéreo, ocurre cada vez con más frecuencia que un avión entra en la estela de turbulencia de otro avión que vuela delante o vuela por encima (las estelas de turbulencia descienden por lo general) . La consecuencia son entonces fuertes aceleraciones a bordo, lo cual puede causar heridas a las personas a bordo que no llevan puesto el cinturón de seguridad.

Por el estado de la técnica se conocen al respecto una serie de medidas para evitar tales estelas de turbulencia. Así se utilizan por ejemplo las llamadas winglets (pequeñas aletas) , destinadas a reducir las turbulencias del flujo de aire en el extremo de las superficies sustentadoras. Las winglets son entonces prolongaciones colocadas en el extremo de las superficies sustentadoras de los aviones, que la mayoría de las veces están dispuestas esencialmente en vertical respecto a la superficie sustentadora. Así se conoce por ejemplo por el documento DE 10 2007 059 455 A1 una prolongación de la punta de las alas para amortiguar la aparición de una tal estela de turbulencia de un avión.

Por el documento EP 1 837 661 A1 se conoce un procedimiento de medida de dinámica de fluidos para medir un campo de flujo bidimensional o tridimensional. Al respecto se realizan mediciones de las velocidades de flujo locales en varios lugares y en varios instantes, para obtener valores de medida definidos temporal y localmente, interpolándose a continuación los valores de medida a zonas locales en las que no se realiza ninguna medición, para obtener así un campo de flujo completo.

Por el documento DE 10 39 109 A1 se conocen un procedimiento y un equipo para determinar el influjo perturbador de una estela de turbulencia. Entonces se miden datos atmosféricos de aviones con una frecuencia tal que de ello puede deducirse una imagen de las condiciones atmosféricas en el espacio aéreo. Estos datos atmosféricos tomados de los aviones se transmiten entonces a una estación de tierra, para precisar así un modelo de estelas de turbulencia calculado a partir de los datos de vuelo.

Por el documento DE 43 20 295 A1 se conoce un procedimiento para medir el caudal en tuberías parcialmente llenas o totalmente llenas y canales abiertos, midiéndose dentro de las secciones del flujo de salida con ayuda de sensores velocidades de flujo locales, a partir de las cuales puede determinarse entonces un perfil de flujo simulado en el caudal.

Por el documento DE 10 2007 051 318 A1 se conoce además un procedimiento para fabricar un sensor de radar. Entonces se llenan las cavidades contenidas en una estructura de soporte de cerámica con una matriz y a continuación se coloca sobre la matriz una configuración de antena planar.

Es tarea de la presente invención por lo tanto poder identificar flujos de manera segura y fiable.

La tarea se resuelve según la invención mediante el procedimiento del tipo indicado al principio por medio de las etapas:

a) inicialización de parámetros de un modelo de flujo que reproduce un flujo,

b) cálculo de velocidades del flujo simuladas en la dirección de medida en la posición de medida, de las que al menos hay una, en función del modelo de flujo que reproduce el flujo,

c) comparación de las velocidades de flujo medidas con las velocidades del flujo simuladas y adaptación de los parámetros del modelo del flujo que influye sobre el flujo minimizando una función de calidad que depende del

resultado de la comparación, y

d) repetición de las etapas b) y c) y determinación del flujo en función del modelo aproximado de flujo.

Así es posible determinar con elevada exactitud flujos como por ejemplo flujos de aire de una estela de turbulencia, lo que aumenta sustancialmente por ejemplo el confort y la seguridad al utilizar el tráfico aéreo.

Los sensores que miden las velocidades de flujo que se miden en la dirección de medida, son por ejemplo sensores lidar (radar de infrarrojos de láser) , que pueden determinar la velocidad de un flujo exclusivamente en la dirección de medida. Pudieron medirse por ejemplo con tales sensores lidar velocidades de flujo correspondientes a flujos de aire, emitiendo un rayo láser en la dirección de medida, el cual es reflejado por las correspondientes partículas en suspensión. En base al tiempo de recorrido puede entonces averiguarse la velocidad. Desde luego pueden determinarse así sólo velocidades de flujo en la dirección de medida, con lo que un tal sensor por lo general no puede medir con estos sistemas velocidades de flujo ortogonalmente respecto a la dirección de medida.

Los flujos como por ejemplo flujos de aire pueden reproducirse por lo general mediante los llamados modelos de flujo, para poder describir así el comportamiento de un flujo. Al respecto se caracterizan los flujos descritos mediante el modelo de flujo en base a los parámetros del modelo de flujo que sirve de base. En el marco de la invención se inicializan ahora en la etapa a) los correspondientes parámetros del modelo de flujo.

En la siguiente etapa (etapa b) ) se calculan, a partir del modelo de flujo inicializado en la etapa a) en los puntos de medida en los que se midieron velocidades de flujo, velocidades de flujo... [Seguir leyendo]

1. Procedimiento para determinar un flujo (51) en el que se miden velocidades de flujo (ΔV-LoS) en la dirección de medida (mr) mediante sensores (2) en al menos una posición de medida (4.1 a 4.15) , con las etapas:

a) inicialización de parámetros (22, 22a, 22b, 22c) de un modelo de flujo que reproduce el flujo (51) ,

b) cálculo de velocidades de flujo simuladas (23 a 25) en la dirección de medida (mr) en la posición de medida (4.1 a 4.15) , de las que al menos hay una, en función del modelo de flujo que reproduce el flujo,

c) comparación de las velocidades de flujo medidas (ΔV-LoS) con las velocidades de flujo simuladas (25) y adaptación de los parámetros (22, 22a, 22b, 22c) del modelo de flujo que reproduce el flujo minimizando una función de calidad (27) que depende del resultado de la comparación, y

d) repetición de las etapas b) y c) y determinación del flujo (51) en función del modelo aproximado de flujo.

2. Procedimiento según la reivindicación 1,

caracterizado por la medición de la velocidad del flujo (ΔV-LoS) dentro de un periodo de tiempo en instantes discretos y cálculo de las velocidades de flujo (25) simuladas en estos instantes.

3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,

caracterizado por la medición de las velocidades del flujo (ΔV-LoS) en varias posiciones de medida (4.1 a 4.15) y cálculo de las velocidades de flujo simuladas en cada una de las posiciones de medida (4.1 a 4.15) .

4. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por una medición continua de las velocidades del flujo (ΔV-LoS) y realización de las etapas a) a d) en función de las velocidades del flujo (ΔV-LoS) medidas.

5. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por la repetición de las etapas b) y c) en la etapa d) hasta que la diferencia entre las velocidades del flujo medidas y simuladas queda por debajo de un valor de umbral de aproximación.

6. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes,

caracterizado por la inicialización de los parámetros (22a, 22b, 22c) del modelo de flujo en la etapa a) en función de un objeto (43) que genera el flujo.

7. Procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes, caracterizado porque el flujo (51) es un flujo de estela de turbulencia generado por un objeto volante (43) .

8. Procedimiento según la reivindicación 7,

caracterizado porque el modelo de flujo es un modelo de turbulencia analítico, en particular un modelo de turbulencia analítico según Burnham-Hallock.

9. Procedimiento según la reivindicación 8,

caracterizado porque los parámetros (22a, 22b, 22c) del modelo de turbulencia son la orientación (22c) , la posición (22a) y la intensidad (22b) de la estela de turbulencia.

10. Procedimiento según una de las reivindicaciones 7 a 9,

caracterizado por la inicialización (22) de los parámetros (22a, 22b, 22c) del modelo de turbulencia en la etapa a) en función de datos de vuelo transmitidos correspondientes al objeto volante (43) que genera la turbulencia.

11. Programa de ordenador con medios de código del programa, equipado para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones precedentes cuando el programa de ordenador se ejecuta sobre una instalación de tratamiento de datos.

12. Equipo para determinar un flujo (51) con sensores (2) para medir velocidades de flujo (ΔV-LoS) en la dirección de medida (mr) y con una unidad de cálculo unida con los sensores (2) , que está equipada para realizar el procedimiento según una de las reivindicaciones 1 a 10.