Estudio aerodinámico entre dos versiones del mismo modelo de turismo

Abstract

A lo largo del tiempo, la arquitectura y el diseño de vehículos han ido evolucionando para intentar conseguir una mayor eficiencia, buscando, entre otras cosas, que el vehículo experimente una fuerza de resistencia menor al paso del flujo de aire. Este hecho adquiere una gran importancia cuando el vehículo se mueve a velocidades altas, repercutiendo en un menor consumo de combustible, reducción las emisiones de efecto invernadero y obteniendo una mayor facilidad para penetrar en el entorno. Para conseguirlo, se buscan diseños redondeados de sus componentes exteriores y se realizan pruebas de modelos de estos diseños en túneles de viento con el objetivo de analizar sus consecuencias aerodinámicas y validarlos. La experimentación en estos casos resulta costosa. Como alternativa, y buscando el mismo objetivo, investigadores e industria se aprovechan del uso de modelos computacionales de simulación, que ayudan, muchas veces, a acabar de contrastar los resultados obtenidos en el túnel. En el presente proyecto se realizará el estudio aerodinámico de dos turismos mediante un programa de Mecánica de Fluidos Computacional (CFD Computational Fluid Dynamics) llamado Ansys-Fluent. El principal objetivo es poder simular el flujo de aire alrededor de dos turismos del mismo modelo diseñado en años distintos para ver los cambios realizados en la aerodinámica de un año a otro. Pudiendo realizar asi la comparación de los resultados obtenidos mediante la simulación con los datos experimentales realizados por Volkswagen en 1975 y 1983. En esta memoria, se describen algunos conceptos básicos de aerodinámica a modo de introducción del tema de estudio, se expone el modelo matemático de ecuaciones que describe el movimiento del aire alrededor del vehículo, para continuar con un breve resumen de los detalles más relevantes del método numérico que implementa el programa Ansys-Fluent y la simplificación del modelo del vehículo mediante programas CAD (Computational-Aidded Design) como pueden ser Catia o SolidWorks Por último, los resultados serán interpretados y comprobados, demostrando los principales efectos de separación de la capa límite y las principales zonas de turbulencia en ambos vehículos

Al llarg del temps, l'arquitectura i el disseny de vehicles han anat evolucionant per a intentar aconseguir una major eficiència, buscant, entre altres coses, que el vehicle experimenti una força de resistència menor al pas del flux d'aire. Aquest fet adquireix una gran importància quan el vehicle es mou a velocitats altes, repercutint en un menor consum de combustible, reducció les emissions d'efecte d'hivernacle i obtenint una major facilitat per a penetrar en l'entorn. Per a assolir-ho, es busquen dissenys arrodonits dels seus components exteriors i es realitzen proves de models d'aquests dissenys en túnels de vent amb l'objectiu d'analitzar les seves conseqüències aerodinàmiques i validar-los. L'experimentació en aquests casos resulta costosa. Com a alternativa, i buscant el mateix propòsit, investigadors de la indústria s'aprofiten de l'ús de models computacionals de simulació, que ajuden, moltes vegades, a acabar de contrastar els resultats aconseguits en el túnel. En el present projecte es durà a terme l'estudi aerodinàmic de dos turismes mitjançant un programa de Mecànica de Fluids Computacional (CFD Computational Fluïu Dynamics) anomenat Ansys-*Fluent. El principal objectiu és poder simular el flux d'aire al voltant de dos turismes del mateix model dissenyat en anys diferents per a veure els canvis realitzats en l'aerodinàmica d'un any a un altre. Podent portar a cap la comparació dels resultats aconseguits mitjançant la simulació amb les dades experimentals realitzades per Volkswagen en 1975 i 1983. En aquesta memòria, es descriuen alguns conceptes bàsics d'aerodinàmica a manera d'introducció del tema d'estudi, s'exposa el model matemàtic d'equacions que descriu el moviment de l'aire al voltant del vehicle, per a continuar amb un breu resum dels detalls més rellevants del mètode numèric que implementa el programa Ansys-*Fluent i la simplificació del model del vehicle mitjançant programes CAD (Computational-*Aidded Design) com poden ser Catia o SolidWorks Finalment, els resultats seran interpretats i comprovats, demostrant els principals efectes de separació de la capa límit i les principals zones de turbulència en tots dos vehicles

Over time, design and vehicle architecture have evolved in an attempt to achieve greater efficiency, aiming, for the vehicle to experience a lower drag force on the airflow. This is particularly important when the vehicle is moving at high speeds, resulting in lower fuel consumption, reduced greenhouse gas emissions and a better penetration into the fluid. To achieve this, rounded designs and models are tested in wind tunnels in order to analyze their aerodynamic consequences and validate them. Experimentation in these cases is expensive. As an alternative, and in pursuit of the same objective, researchers take advantage of the use of computational simulation models, which often help to compare the results obtained in the tunnel. In this project, the aerodynamic study of two cars will be carried out using a Computational Fluid Dynamics (CFD) program called Ansys-Fluent. The main objective is to be able to simulate the air flow around two cars of the same model designed in different years to see the changes made in the aerodynamics from one year to another. Afterwards the results obtained by the simulation will be compared with experimental data from Volkswagen in 1975 and 1983. In this report, some basic concepts of aerodynamics are described as an introduction to the subject of study, the mathematical model of equations that describe the movement of the air around the vehicle is presented, followed by a brief summary of the most relevant details of the numerical method implemented by the Ansys-Fluent programme and the simplification of the vehicle model using CAD (Computational-Aided Design) programmes such as Catia or SolidWorks. Finally, the results will be interpreted and tested, demonstrating the main boundary layer separation effects and the main turbulence zones in both vehicles