Estudio numérico y experimental de las fuerzas de un perfil alar según el ángulo de ataque

Este estudio se centra en el análisis de las fuerzas que actúan sobre un perfil alar combinando el uso de métodos numéricos así como experimentales, para distintos ángulos de ataque. Es decir, estas fuerzas son evaluadas mediante simulaciones realizadas en el software ANSYS y, posteriormente, son medidas a través de ensayos realizados en el laboratorio del Departamento de Mecánica de Fluidos de la ETSEIB. Con el fin de garantizar una estructura coherente en el desarrollo del proyecto, se han establecido tres secciones bien diferenciadas: la introducción, el núcleo central del trabajo y, finalmente, la evaluación del proyecto junto con las conclusiones. En el primer capítulo se abarca la introducción al estudio, donde se detalla el origen y la razón que han impulsado la elección del tema que se va a tratar. Además, se definen los objetivos y el alcance del proyecto. Esta sección es esencial para un proyecto exitoso pues se establecen las bases así como la dirección a seguir. Los capítulos 2, 3 y 4 conforman el núcleo del trabajo. Estos capítulos han sido organizados según el contenido que abordan: Capítulo 2: Marco teórico. En esta sección se exponen los conceptos aerodinámicos fundamentales que resultan necesarios para comprender los fenómenos que se abordarán en capítulos posteriores. Además, se establece una base sólida en el estudio de las fuerzas que actúan sobre un perfil alar. Capítulo 3: Simulaciones numéricas. En este capítulo se llevan a cabo una serie de simulaciones para determinar las fuerzas que actúan sobre el perfil alar. Para ello, se emplea el programa Ansys Fluent. Por un lado, se va hacer un estudio exhaustivo, determinando la distribución de velocidades y presiones, sobre tres ángulos de ataque representativos: 0º, 5º y 11º. Además, se determinarán distintos gráficos de coeficientes aerodinámicos en función el ángulo de ataque, α. Todo esto mediante una metodología numérica. Capítulo 4: Metodología experimental. En esta última sección se procederá a evaluar las fuerzas a través de la realización de ensayos. Para lograrlo, en primer lugar, se va a detallar el equipo de laboratorio que se empleará y las condiciones bajo las cuales se llevará a cabo el experimento. Finalmente, y una vez obtenidos los resultados, se compararán con los obtenidos en las simulaciones previas. La fase final engloba, en primer lugar, la evaluación integral de este proyecto abarcando el análisis económico, y el estudio ambiental y de género. Esta sección permite una evaluación exhaustiva y completa del proyecto en su conjunto. Además, también se detalla la planificación temporal, asegurando así que todas las etapas se lleven a cabo de manera eficiente y coordinada. Por último, se exponen las conclusiones, donde se da respuesta a los objetivos iniciales, se interpretan los resultados obtenidos y se exponen futuras líneas de trabajoAquest estudi se centra en l’anàlisi de les forces que actuen sobre un perfil alar combinant l’ús de mètodes numèrics així com experimentals, per a diferents angles d’atac. És a dir, aquestes forces són avaluades mitjançant simulacions realitzades en el programari ANSYS i, posteriorment, són mesures a través d’assajos realitzats en el laboratori del Departament de Mecànica de Fluids de la ETSEIB. Amb la finalitat de garantir una estructura coherent en el desenvolupament del projecte, s’han establert tres seccions ben diferenciades: la introducció, el nucli central del treball i, finalment, l’avaluació del projecte juntament amb les conclusions. En el primer capítol s’abasta la introducció a l’estudi, on es detalla l’origen i la raó que han impulsat l’elecció del tema que es tractarà. A més, es defineixen els objectius i l’abast del projecte. Aquesta secció és essencial per a un projecte reeixit perquè s’estableixen les bases així com la direcció a seguir. Els capítols 2, 3 i 4 conformen el nucli del treball. Aquests capítols han estat organitzats segons el contingut que aborden: Capítol 2: Marc teòric. En aquesta secció s’exposen els conceptes aerodinàmics fonamentals que resulten necessaris per a comprendre els fenòmens que s’abordaran en capítols posteriors. A més, s’estableix una base sòlida en l’estudi de les forces que actuen sobre un perfil alar. Capítol 3: Simulacions numèriques. En aquest capítol es duen a terme una sèrie de simulacions per a determinar les forces que actuen sobre el perfil alar. Per a això, s’empra el programa Ansys Fluent. D’una banda, es va fer un estudi exhaustiu, determinant la distribució de velocitats i pressions, sobre tres angles d’atac representatius: 0°, 5º i 11º. A més, es determinaran diferents gràfics de coeficients aerodinàmics respecte l’angle d’atac, α. Tot això mitjançant una metodologia numèrica. Capítol 4: Metodologia experimental. En aquesta última secció es procedirà a avaluar les forces a través de la realització d’assajos. Per a aconseguir-ho, en primer lloc, es detallarà l’equip de laboratori que s’emprarà i les condicions sota les quals es durà a terme l’experiment. Finalment, i una vegada obtinguts els resultats, es compararan amb els obtinguts en les simulacions prèvies. La fase final engloba, en primer lloc, l’avaluació integral d’aquest projecte, abastant l’anàlisi econòmica, i l’estudi ambiental i de gènere. Aquesta secció permet una avaluació exhaustiva i completa del projecte en el seu conjunt. A més, també es detalla la planificació temporal, assegurant així que totes les etapes es duguin a terme de manera eficient i coordinada. Finalment, s’exposen les conclusions, on es dona resposta als objectius inicials, s’interpreten els resultats obtinguts i s’exposen futures línies de treballThis study focuses on the analysis of the forces acting on an airfoil by combining the use of numerical and experimental methods for different angles of attack. That is to say, these forces are evaluated by means of simulations carried out in ANSYS software and, subsequently, they are measured by means of tests carried out in the laboratory of the Fluid Mechanics Department of the ETSEIB. In order to guarantee a coherent structure in the development of the project, three distinct sections have been established: the introduction, the central nucleus of the work and, finally, the evaluation of the project together with the conclusions. The first chapter covers the introduction to the study, detailing the origin and rationale behind the choice of the topic to be addressed. In addition, the objectives and scope of the project are defined. This section is essential for a successful project as it lays the groundwork as well as the direction to be followed. Chapters 2, 3 and 4 form the core of the work. These chapters have been organised according to the content they address: Chapter 2: Theoretical framework. This section introduces the fundamental aerodynamic concepts that are necessary to understand the phenomena that will be discussed in later chapters. In addition, a solid foundation is established in the study of the forces acting on an airfoil. Chapter 3: Numerical simulations. In this chapter a series of simulations are carried out to determine the forces acting on the airfoil. For this purpose, the Ansys Fluent program- me is used. On the one hand, an exhaustive study will be carried out, determining the distribution of speeds and pressures over three representative angles of attack: 0º, 5º and 11º. In addition, different graphs of aerodynamic coefficients VS the angle of attack will be determined. All this by means of a numerical methodology. Chapter 4: Experimental methodology. In this last section, the forces will be evaluated by means of tests. To achieve this, first of all, the laboratory equipment to be used and the conditions under which the experiment will be carried out will be detailed. Finally, once the results have been obtained, they will be compared with those obtained in the previous simulations. The final phase encompasses, first of all, the comprehensive evaluation of this project, inclu- ding the economic analysis, and the environmental and gender study. This section allows for a comprehensive and complete evaluation of the project as a whole. In addition, the time plan- ning is also detailed, thus ensuring that all stages are carried out in an efficient and coordinated manner. Finally, the conclusions are presented, where the initial objectives are adressed, the results obtained are interpreted and future lines of work are set ou