Estudio aerodinámico de una esfera y una cápsula utilizando métodos experimentales y computacionales

Abstract

Dada la imposibilidad de estudiar una moto real en el túnel de viento de la Escuela Superior de Ingenieros, se propone realizar un estudio CFD en Ansys Fluent de la misma. Para contrastar los resultados de Fluent, se estudiaran dos geometrías, esfera y cápsula, en el túnel de viento. Se construyeron dos maquetas a través de la generación de modelos CAD, impresión 3D y ensamblaje con el instrumental necesario para su colocación en el túnel y captación de datos. Mediante técnicas de adquisición de presiones en la superficie de los objetos y presión en la estela, se conseguirán datos de vital importancia para verificar que la solución provista por el modelo matemático utilizado en Fluent es real, o al menos muy cercana a la realidad. Se calcularán mapas de presión y de velocidades tras el mismo, con el propósito de detectar, si es que se producen, fenómenos de inestabilidad. Estos mismos mapas permitirán obtener valores concretos de coeficientes de resistencia de forma, con un doble propósito: en el caso de la esfera, verificar el montaje experimental con resultados previos disponibles en la literatura; para la maqueta cápsula, proporcional el valor de CD objetivo que deberá ser alcanzado computacionalmente. Para mayor seguridad, se calculará CD utilizando dos métodos, integración del coeficiente de presiones y balance de cantidad de movimiento. Una vez conseguidos los valores de referencia para el análisis CFD, se ensayaran diferentes modelos matemáticos, para concretar las bondades y defectos de cada uno y así poder elegir el más apropiado para la moto, un objeto de propiedades intermedias entre fuselado y romo

Given the impossibility of studying a real motorcycle in the wind tunnel of the School of Engineering, un intends to make Ansys Fluent CFD study of it. To test the results in Fluent, two geometries, sphere and capsule were studied in the wind tunnel. Two mockups were built by generating CAD models, 3D printing and assembly with instrumental needed in the tunnel and the data collection tools. Through acquisition techniques Pressures on the surface of objects and pressure in the wake, vital data will be achieved, so the verification of the solution provided by the mathematical model used in fluid is true, or at least very close to reality . Pressure maps and speeds will be calculated, with the purpose of detecting, if any, instability phenomena are produced. These same maps will be used to calculate the resistance coefficients , with a double purpose. In the case of the sphere, scammers experimental results verify the Assembly Previous available in the literature. For the capsule, it will the CD value that will be computationally reached. The CD shall be calculated using two methods, integration coefficient pressures balance and amount of movement. Once achieved the benchmarks for CFD analysis, different mathematical models is rehearse, realize the benefits and shortcomings of each and to choose the most appropriate for the motorbike, an object with intermediate properties between fairing and blunt.