Pre requisitos para un analisis cfd

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INSTITUTO TECNOLOGICO DE MORELIA

Departamento de Ingeniería Mecánica

Informe parcial de avances

Diseño y modelación computacional de un aerogenerador de eje horizontal

Nicolás David Herrera Sandoval

Asesor:
Dr. Juan Cristóbal Camacho Arriaga

Contenido

Introducción.
Perfil aerodinámico.
Alabe.
Preparación del análisis.
Análisis.
Resultados.
Rotor.
Conclusiones.Referencias.

Introducción

El presente reporte tiene como finalidad dar a conocer las actividades realizadas en el proyecto, y explicar brevemente la metodología utilizada hasta el momento.

A su vez, informar de las actividades pendientes y el tiempo esperado de terminación.

1.- Perfil aerodinámico.

La primera etapa, consta en elegir un perfil aerodinámico adecuado. Para esto hay queconocer cómo funciona un perfil.

Fig. 1.1 Esquema de las líneas de flujo a través de un perfil aerodinámico. [1]

En la fig. 1.1 Se muestra un flujo a través de un perfil aerodinámico, el cual genera fuerzas sobre el cuerpo.

Fig. 1.2 Esquema de las fuerzas que actúan en un perfil aerodinámico. [1]

En la fig. 1.2 podemos observar las fuerzas que se generan cuando un flujo pasa a través de unperfil, donde:

V∞ = Velocidad del flujo
L = Fuerza de sustentación.
D = Fuerza de arrastre
F = Resultante de la suma de F y D
c = Cuerda del perfil (Longitud).
M = Momento sobre el perfil.
α = Angulo de ataque.
En nuestro caso podemos observar de la fig. 1.2, que la fuerza que nos interesa más que las demás es la fuerza de sustentación L, debido a que es la que contrarrestala fuerza de gravedad. Esta fuerza es la que se tomó en cuenta al momento de elegir el perfil a utilizar.

La fuerza de sustentación depende, en gran medida, del coeficiente de sustentación Cl, una característica con la que cuentan los perfiles aerodinámicos.

El software el cual usamos para crear el perfil se llama DesignFOIL, este software nos permite crear un perfil nuevo, mediante unaherramienta grafica, la cual consiste en ir modificando un perfil estándar, hasta obtener uno con las características deseadas.

Este software nos permite hacer un análisis para determinar las propiedades del perfil.


Fig. 1.3 Propiedades del perfil seleccionado determinadas por el software DesignFOIL

Se puede observar en la figura 1.3, en el recuadro de la parte superior derecha, que nosarroja datos de Cl = 1.6 a un Angulo de ataque de 16°. Por lo cual lo consideramos aceptable para nuestro propósito.

2.- Alabe

Tomando en cuenta el perfil seleccionado, se realiza una forma básica de un alabe en un software de modelado 3D, tomando en cuenta el diámetro del rotor deseado, que en este caso es de 2m, y el ángulo de ataque que es de 16° (el ángulo de ataque permanecerá constanteen todo el alabe).

El software utilizado se llama Catia V5.

Fig. 2.1 Vistas del alabe.

En las siguientes figuras se muestran las dimensiones más importantes del alabe.

Fig. 2.2 Cuerda.

Fig. 2.3 Longitud que mantiene el perfil aerodinámico.

Fig. 2.3 Longitud total del alabe.

3.- Preparación para el análisis.

Se realizaron modelaciones CFD (Computational Fluid Dynamics).CFD, es el análisis de sistemas que involucran flujo de fluidos, transferencia de calor y fenómenos asociados, tales como reacciones químicas por medio de simulación basada en computadora [2].

Este método, nos permite predecir el comportamiento del flujo a través del perfil aerodinámico, mediante un análisis computacional. Evitándonos la necesidad de un túnel de viento, u otros estudios de mayorcosto.

Las actividades a realizar en la etapa de pre-procesamiento son:

* Definición de la geometría de la región de interés: Dominio computacional.
* Generación de una malla, que es, la subdivisión del dominio computacional en elementos más pequeños.
* Selección de los fenómenos físicos y químicos que serán analizados.
* Definición de las propiedades del fluido.
*...
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