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Tipo: Diapositivas
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En el presente trabajo se examina la influencia de la localización de los límites laterales del DFC en el cálculo de los principales parámetros de un flujo bidimensional oscilatorio incompresible alrededor de un Perfil NACA S809. Es necesario tener en cuenta que este varia respecto al Número de Reynolds (Re). Los experimentos numéricos se han realizado a un línea de diámetro de D = 100 mm y dentro de un intervalo de números de Reynolds que va desde 104 a 109.
Se consideró el flujo Unidimensional alrededor del Alabe con sección transversal sin circulación. Los resultados serán obtenidas mediante el software Solidwork 2018, Con el complemento Flow Simulation se han proyectado las líneas de corriente del agua de manera computacional , que servirá de herramienta para simulación, estos resultados serán insertados en una tabla en Excel para saber el comportamiento de la curva entre las Fx y Fy con respecto a la variación del número de Reynolds.
Es importante mencionar que para el análisis se ha supuesto flujo bidimensional. Dicha suposición queda reflejada en la elección del Dominio Computacional asignado en el mismo software. El fluido con el que se ha trabajado es agua a 10°C y 1atm.
1.3 OBJETIVOS DEL PROYECTO:
Entender el comportamiento de las líneas de flujo potencial , unidimensional circulando alrededor de un Perfil aerodinámico NACA S809. Graficar el comportamiento de las fuerzas existentes Fx y Fy Simular el flujo externo de un cilindro por medio del software ‘’Solidworks’’ Determinar la influencia del número de Reynolds sobre el coeficiente de arrastre y sustentación
El flujo de trabajo es un líquido incompresible ‘’agua’’, pero el resultado será el mismo, el fluido posee una determinada velocidad relativa respecto del Alabe que irá cambiando con la finalidad de obtener varios valores del número de Reynolds , el fluido se mantendrá siempre a una temperatura de 10°C y a 1 atm de presión. Se estudia el flujo externo con el origen de los ejes situados en el centro del mismo cilindro a condición de pared adiabática. Para el dominio computacional se ha considerado flujo bidimensional.
II. MARCO TEORICO:
El interés se centra en el arrastre D sobre el ala y en la sustentación L, que es la fuerza normal a la corriente libre. En la Figura se muestran estas fuerzas para un flujo bidimensional sobre un perfil de ala que tiene una longitud teóricamente infinita.
La línea que conecta los bordes de ataque y de salida es la cuerda de longitud C. El ángulo α formado entre la línea de la cuerda y la dirección del flujo U es el ángulo de ataque. Todas las complejidades para determinar el arrastre descrito en la sección previa se aplican al arrastre sobre perfiles de alas y también a la sustentación.
Se muestra la fuerza de sustentación y de arrastre.
De acuerdo con esto, el estudio debe basarse en datos experimentales en túneles de viento y, al igual que en la sección previa, utilizar los coeficientes de arrastre y de sustentación definidos como:
𝐂𝐃 = (
𝐃 ⁄𝐀 ) 𝟏𝟐𝛒𝐔𝟐 𝐂𝐋 =^
(𝐋 ⁄𝐀 ) 𝟏𝟐𝛒𝐔𝟐
Donde A es el área de la forma en planta del ala para un ala de longitud finita donde L es la longitud y C es la cuerda, el área de la forma en planta simplemente es LxC. Es una práctica usual elaborar la gráfica de CL y CD versus el ángulo de ataque.
El número de Reynolds ( Re ) es un número adimensional utilizado en mecánica de fluidos, diseño de reactores y fenómenos de transporte para caracterizar el movimiento de un fluido. Su valor indica si el flujo sigue un modelo laminar o turbulento.
FUERZA DE SUSTENTACION Y FUERZA DE ARRASTRE
F. de Sustentación:
La sustentación es la componente de la fuerza aerodinámica resultante, perpendicular al movimiento del fluido. Un ejemplo común de sustentación dinámica es el flujo sobre un perfil aerodinámico. El coeficiente de sustentación, CS, se define como
𝐶𝑆 = 1 𝐹𝑆 2 𝜌𝑉^2 𝐴𝑝
F. de Arrastre:
El arrastre es la componente de fuerza sobre un cuerpo que actúa paralela a la dirección de movimiento. La fuerza de arrastre, FA, se escribe en forma funcional 𝐹𝐴 = 𝑓 1 (𝑑, 𝑉, 𝜇, 𝜌)
La aplicación del teorema de Pi de Buckingham originó dos parámetros π adimensionales que se escribieron en forma funcional como
𝐹𝐴 𝜌𝑉^2 𝑑^2 =^ 𝑓^2 (
La ecuación es válida para flujo incompresible sobre cualquier cuerpo. El coeficiente de arrastre, CA, se define como 𝐶𝐴 = 1 𝐹𝐴 2 𝜌𝑉^2 𝐴
Un perfil alar es una sección del ala de un avión. En el estudio de los perfiles se ignora la configuración en proyección horizontal del ala, como así también los efectos de extremo del ala, flecha, alabeo y otras características de diseño.
Un flujo irrotacional es aquel en el que los elementos de fluido que se mueven en el campo de flujo no están sujetos a ninguna rotación. Para 𝜔⃗⃗ = 0, ∇ × 𝑉⃗ = 0, entonces: 𝜕𝑤 𝜕𝑦 −
Flujo bidimensional Flujo estacionario Flujo uniforme en la salida Agua a 10°C y 1atm de presión Densidad del agua ρ=999.8 kg/m^3. Viscosidad dinámica del agua μ=1.3080×10-3^ Pa.s Con un diámetro de cuerda de D=100 mm Pared adiabática No hay rugosidad en el alabe No se tienen en cuenta los efectos gravitacionales
FIGURA 2. Perfil NACA S
FIGURA 3. Primera ventana emergente del menú Wizard.
FIGURA 4. Sistema Internacional de medida seleccionado.
FIGURA 7. Pared adiabática y rugosidad nula seleccionadas.
FIGURA 8. Velocidad en el eje “x”, temperatura y presión asignadas.
tal manear que el origen de los ejes coincida con el centro del cilindro. Clickear en OK.
FIGURA 9. Edición del dominio computacional.
FIGURA 10. Edición de las condiciones de frontera.
FIGURA 13. Edición de las trayectorias de flujo.
FIGURA 14. Configuración de los parámetros.
FIGURA 15. Inicio del proceso de simulación de las trayectorias de flujo.
Está claro que este procedimiento es solo para un Número de Reynolds, el procedimiento deberá ser repetido para cada Número de Reynolds y la velocidad variará de acuerdo a los cálculos que hagamos.
En -30°:
En -15°:
En 0°
En 15°:
