Analisis aerodinamico sobre un auto

Mec´nica Computacional Vol. XXIII a G.Buscaglia, E.Dari, O.Zamonsky (Eds.) Bariloche, Argentina, November 2004

VERIFICACIÓN DEL RENDIMIENTO AERODINÁMICO DE UN VEHÍCULO TERRESTRE APLICANDO TÉCNICAS DE CÁLCULO Y EXPERIMENTALES.
Ing. Juan Manuel Perrier*, Ing. Eugenio Bonvín*, Ing. Esteban Ibarrola*
* Departamento de Aeronáutica. Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales. UniversidadNacional de Córdoba. Av. Velez Sarsfield 1601. 5000-Córdoba, Argentina (jmperrier@yahoo.com).

Key words: CFD, automóvil, condiciones de contorno, elementos finitos, NASTRANCFDesign, túnel de viento. Abstract. En el presente trabajo se estudian las características aerodinámicas de un modelo de automóvil del tipo tricuerpo (modelo MIRA Notchback), el cual se utiliza como elemento de estudio paratodo tipo de ensayos aerodinámicos, ya sea en túnel de viento como en simulaciones numéricas. Para llevar a cabo el análisis numérico se utiliza el programa de elementos finitos NASTRAN-CFDesign. Esta herramienta de cálculo es un sistema de dinámica de fluidos computacional (CFD: Computational Fluid Dynamics), la cual provee resultados de presiones, velocidades, fuerzas aerodinámicas, etc; además depermitir simular el movimiento de las partículas de aire alrededor del modelo, entre muchas otras aptitudes. Con este sistema numérico se simula el flujo exterior de aire alrededor del cuerpo en forma bidimensional (plano de simetría) y tridimensional en las cuales se establecen distintas condiciones de contorno. La verificación se realiza comparando los resultados numéricos con respecto avalores experimentales. Para obtener valores experimentales propios se construyó una maqueta del vehículo en estudio, junto con la balanza necesaria para llevar a cabo las mediciones de las cargas aerodinámicas y se ensayó en el túnel de viento de la Fuerza Aérea Argentina. En el ensayo se miden cargas aerodinámicas (resistencia aerodinámica, fuerza de sustentación y momento de cabeceo), distribución depresiones en distintas estaciones longitudinales y transversales, además de la visualización de flujo alrededor del cuerpo.

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J. Perrier, E. Bonv´ E. Ibarrola ın,

1 INTRODUCCIÓN GENERAL El conocimiento de las características aerodinámicas que actúan sobre un cuerpo es indispensable para el desarrollo de un vehículo terrestre, teniendo en cuenta que estas acciones son parte de unacombinación de objetivos que tienen que ser cuidadosamente balanceados entre sí para posicionar correctamente el automóvil dentro del mercado comercial. Utilizando el programa de dinámica de fluidos computacional perteneciente al departamento de Aeronáutica de la Facultad de Ciencias Exactas, Físicas y Naturales de la Universidad Nacional de Córdoba se considera al cuerpo sin ningún tipo de aberturassobre su superficie. Tampoco cuenta con las ruedas ni los pasaruedas. El automóvil es un modelo patrón o de referencia, el cual se utiliza como elemento de estudio para todo tipo de ensayos aerodinámicos. El programa de elementos finitos NASTRAN-CFDesign es un sistema de cálculo igual a los programas más avanzados de simulación numérica que se utilizan tanto en la fórmula uno, como, en las grandesempresas de aviación y automóviles. Esta poderosa herramienta permite simular las condiciones que uno desee en forma virtual logrando una amplia variedad de posibilidades de estudio a un costo relativamente bajo tanto en tiempo como en dinero. En una primera instancia la verificación se realiza comparando los resultados numéricos con respecto a valores experimentales de presiones y cargasaerodinámicas obtenidos de un ensayo aerodinámico realizado en el túnel de viento en escala 1:1 perteneciente al laboratorio MIRA1, situado en el Reino Unido. Luego se compara con los resultados arribados en el ensayo propio.

Geometría (CAD)

Grilla de Elementos Finitos

Visualización de los Resultados Post-procesador

Pre-procesador

Figura 1: Rutina necesaria para el análisis numérico con...