Disseny i estudi aerdinàmic de les llantes d'un cotxe

Abstract

El següent treball final de grau té com a principals objectius fer el disseny de les rodes d’un cotxe i, posteriorment, fer l’estudi aerodinàmic d’aquestes rodes, per tal de determinar quina és més eficient i calcular el consum de combustible de dues d’elles, ja que comparteixen les mateixes dimensions, però l’única part que canvia del disseny és la part frontal. Aquest treball està dividit en tres grans blocs, els tres importants per la deguda realització d’aquest projecte. El primer bloc és l’estudi dels fonaments teòrics que entren en joc en l’aerodinàmica, com és el principi de Bernoulli, l’efecte Venturi o l’equació de la continuïtat. El segon bloc consisteix en el disseny de les llantes amb el pneumàtic, el qual s’ha realitzat amb el programari de CAD anomenat SolidWorks. En aquest bloc s’expliquen els principals passos duts a terme per tal de dissenyar cada una de les rodes, ja que algunes d’elles comporten una dificultat notable. Un cop portats a cap els dissenys 3D, s’han realitzat el dibuixos dels plànols de cada un d’ells. L’últim bloc, el tercer bloc, consisteix en dur a terme la simulació CFD del conjunt de les rodes mitjançant túnel de vent amb el software de dinàmica de fluids computacional anomenat Altair HyperWorks CFD. Una vegada realitzada la simulació s’extreuen els resultats pertinents i, a partir d’aquí, la resta de valors representatius, com pot ser les emissions de CO2 alliberades a l’atmosfera. Finalment, s’extreuen les conclusions d’acord amb els fonaments teòrics exposats en el primer bloc, avaluant els factors aerodinàmics que entren en joc.

El siguiente trabajo final de grado tiene como principales objetivos hacer el diseño de las ruedas de un coche y, posteriormente, hacer el estudio aerodinámico de estas ruedas, para determinar cuál es más eficiente y calcular el consumo de combustible de dos de ellas, puesto que comparten las mismas dimensiones, pero la única parte que cambia del diseño es la parte frontal. Este trabajo está dividido en tres grandes bloques, los tres importantes por la debida realización de este proyecto. El primer bloque es el estudio de los cimientos teóricos que entran en juego en la aerodinámica, como es el principio de Bernoulli, el efecto Venturi o la ecuación de la continuidad. El segundo bloque consiste en el diseño de las llantas con el neumático, el cual se ha realizado con el software de CAD denominado SolidWorks. En este bloque se explican los principales pasos realizados para diseñar cada una de las ruedas, puesto que algunas de ellas comportan una dificultad notable. Una vez realizados los diseños 3D, se ha realizado el dibujo de los planos de cada uno de ellos. El último bloque, el tercer bloque, consiste al realizar la simulación CFD del conjunto de las ruedas mediante túnel de viento con el software de dinámica de fluidos computacional llamado Altair HyperWorks CFD. Una vez realizada la simulación se extraen los resultados pertinentes y, a partir de aquí, el resto de los valores representativos, como puede ser las emisiones de CO₂ liberadas a la atmósfera. Finalmente, se extraen las conclusiones basándose en los cimientos teóricos expuestos en el primer bloque, evaluando los factores aerodinámicos que entran en juego.

The next final undergraduate work has as its main objectives the design of the wheels of a car and subsequently the aerodynamic study of these wheels, in order to determine which is more efficient and calculate the fuel consumption of two of them, since they share the same dimensions but the only part that changes the design is the front part. This work is divided into three major blocks, the three important for the proper implementation of this project. The first block is the study of theoretical foundations that come into play in aerodynamics, such as Bernoulli's principle, the Venturi effect, or the equation of continuity. The second block consists of the tire rim design, which has been done with CAD software called SolidWorks. This block explains the main steps taken in order to design each of the wheels, as some of them entail a remarkable difficulty. Once the 3D designs have been made, the drawing of the plans of each of them has been done. The last block, the third block, consists of performing CFD simulation of the wheel set by wind tunnelling with the computational fluid dynamics software called Altair HyperWorks CFD. Once the simulation has been carried out, the relevant results and, on that basis, the other representative values, such as CO2 emissions released into the atmosphere, are extracted. Finally, conclusions are drawn on the theoretical foundations set out in the first block, assessing the aerodynamic factors that come into play