Diseño y simulación de un banco de pruebas aerodinámico (túnel de viento) para la validación de simulaciones con software CFD
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2018
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Abstract
El presente proyecto de investigación está direccionado al estudio de mecánica de fluidos. El objetivo principal es el diseño y simulación del funcionamiento de un banco de pruebas aerodinámico o túnel de viento para la validación de simulaciones de perfiles vehiculares en velocidad y presión de trayectorias de flujo de contorno, utilizando un software de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). Este túnel permitirá verificar los efectos de la corriente del aire que se generan, demostrar la eficiencia y especificación aerodinámica de cuerpos a escala, rendimientos de prueba dentro de la simulación, donde se destaca una amplia variedad de estudios que se pueden desarrollar; todo justificado con el correspondiente análisis de costos en consideración de que el proyecto se llegue a manufacturar en beneficio de la carrera.
Es importante destacar conocimientos en aerodinámica, diseño mecánico y simulaciones en software CFD, estableciendo que un túnel de viento es un instrumento especialmente diseñado, en el que el aire del ambiente es extraído o empujado, por medios mecánicos con el fin de alcanzar una velocidad específica y un patrón de flujo predeterminado en un instante parametrizado. Toda esta acción podrá ser monitoreada desde el exterior a través de la sección de pruebas. Las características de flujo se pueden medir utilizando instrumentos especializados.
El proyecto de investigación consta de siete capítulos en los que se estudian y justifican diferentes tópicos de acuerdo a la importancia considerada. Se presentan los siguientes capítulos delimitando las bases del proyecto:
En el capítulo I se manifiesta la contextualización de la investigación, el problema y sus derivados, los objetivos propuestos, la justificación, las variables y limitaciones de éste. Se analiza los aspectos metodológicos que infiere.
En el capítulo II se plantea la fundamentación teórica de la investigación, es decir, el marco teórico relacionado al banco de pruebas aerodinámico, sus características y componentes. Se conocen aspectos como la Aerodinámica, las fases e interacciones en el proceso de diseño, los principios de su funcionamiento basados en la clasificación del flujo en el proceso según el número de Mach, igualmente se expondrá apropiadamente la sustentación de las ecuaciones que serán expuestas en los resultados.
En el capítulo III se plantean las correspondientes metodologías de la investigación, referentes a su tipo, métodos y diseño direccionadas a la pesquisa presentada. Se exponen los instrumentos requeridos para la investigación y recursos humanos siguiendo un control y detalle de datos.
En el capítulo IV se sustentan los resultados con la discusión e interpretación de los datos descubiertos en el proceso de desarrollo de la investigación.
En el capítulo V se presentan las conclusiones de la investigación y las recomendaciones que se pueden aplicar.
En el capítulo VI se justifica la textualización de la fundamentación teórica de la investigación mediante su correspondiente bibliografía exponiendo su título, autor y año de publicación.
El capítulo VII culmina con los anexos del proyecto de investigación, tablas y catálogos que fueron necesarios para su desarrollo.
Description
The present research project is directed to the study of fluid mechanics. The main objective is the design and simulation of the operation of an aerodynamic test bench or wind tunnel for the validation of simulations of vehicle profiles in velocity and pressure of contour flow paths using Computational Fluid Dynamics software or by its acronym CFD. This tunnel will allow to verify the effects of wind current that occur, to demonstrate the efficiency and aerodynamic specification of bodies to scale, test yields within the simulation, highlighting these of a wide variety of studies that can be developed; all justified with its corresponding cost analysis as a consideration that the project will be manufactured to benefit the career.
It is important to highlight knowledge in Aerodynamics, Mechanical Design and simulations in CFD software, establishing that a wind tunnel is a specially designed and protected instrument, in which the ambient air is extracted or pushed, by mechanical means in order to reach a specific speed and a predetermined flow pattern at a parameterized time. All this action can be monitored from the outside through the testing section. The flow characteristics can be measured using specialized instruments.
The research project consists of seven chapters in which different topics are studied, justified and explored according to the importance considered. The following chapters are presented, delimiting the bases of the project:
In chapter I, the contextualization of the research, the problem and its derivatives, the proposed objectives, the justification, the variables and limitations of it are manifested. The methodological aspects that it infers are analyzed.
Chapter II considers the theoretical foundation of the research, that is, the theoretical framework related to the aerodynamic test bench, its characteristics and components. Some aspects are known such as Aerodynamics, the phases and interactions in the design process, the principles of its operation based on the classification of the flow in the process according to the number of Mach, likewise will be properly exposed the support of the equations that will be exposed in the results.
In chapter III, the corresponding research methodologies are presented, referring to the types of research, methods and design of the presented research. The required instruments for research and human resources are exposed following a control and detail of data.
In chapter IV, the results are supported by the discussion and interpretation of the data discovered in the process of research development.
Chapter V presents the conclusions of the investigation and the recommendations that can be applied.
Chapter VI justifies the textualization of the theoretical basis of the research through its corresponding bibliography, stating its title, author and year of publication.
Chapter VII culminates with the annexes to the research project, tables and catalogs that were necessary for its development.
Keywords: Computational Fluid Dynamics, Aerodynamics, software
Keywords
Computacional, Mecánica de fluidos, Rendimiento de prueba
Citation
Bustillos Hidalgo, Boris Alfonso; Zambrano Cruz, Jorge Giancarlos. (2018). Diseño y simulación de un banco de pruebas aerodinámico (túnel de viento) para la validación de simulaciones con software CFD. Quevedo. UTEQ. 160 p.