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Diseño y construcción de un túnel de viento para análisis aerodinámico en vehículos a escala

Abstract:

En el desarrollo de esta tesis se establece el diseño y construcción de un túnel de viento, metódicamente partiendo desde la selección de un tipo específico de túnel, para proceder a diseñar uno que se acople a nuestros requerimientos, calculando sus dimensiones y velocidades, simulando el comportamiento que tendrá el flujo de aire para reafirmar los cálculos, finalizando con la construcción del túnel con las dimensiones y características optimizadas, para aplicarlo en el análisis aerodinámico en vehículos a escala mostrando fenómenos como separación de la capa límite y anstisustentación. Así entonces en el capítulo 1 se evalúan varías alternativas de diseño de túneles de viento en donde se consideran los tipos de túneles que existen, su clasificación y características respectivas para luego realizar el análisis de un túnel específico el cual satisfaga nuestros requerimientos. De igual manera dentro de este capítulo se estudiarán las partes que constituyen el túnel y su función dentro del mismo con su respectiva explicación, tal es el caso del direccionador de flujo, zona de contracción, zona de pruebas y el difusor. También se estudiará los conceptos de mecánica de fluidos con sus respectivas ecuaciones que permitirán en lo posterior determinar las dimensiones y las características de los elementos a utilizar para la simulación y construcción del túnel de viento. Dentro del capítulo 2 se diseña del túnel utilizando de los recursos presentados en el capítulo 1, una vez seleccionado el tipo de túnel especifico; se explicara el cálculo para el diseño de la geometría de cada uno de los elementos que componen el túnel lo cual permitirá su dimensionamiento. Otros puntos importantes que se analizan en este capítulo son las velocidades, presiones y perdidas de carga que se generan en el interior de este, debido a que esto permitirá la elección de un ventilador adecuado que permita generar el flujo de aire que se necesite para llegar a la velocidad requerida, los cálculos para determinar los parámetros necesarios antes mencionados permitirán realizar la respectiva simulación. En el Capítulo 3 trata sobre la simulación del túnel de viento mediante software especializado en donde se presenta y explica las etapas y los métodos utilizados en el software para la simulación. Siendo necesario primero el modelado tridimensional del túnel con las dimensiones establecidas en el capítulo 2. Se presentaran los resultados de las velocidades y las presiones alcanzadas en los diferentes elementos del túnel, lo cual será el paso previo a la construcción de acuerdo a los resultados obtenidos. El capítulo 4 presenta la construcción del túnel diseñado y optimizado en los capítulos anteriores, aquí se dará a conocer los materiales, elementos de funcionamiento y control utilizados en el túnel, los mismos que deben reunir las condiciones apropiadas para su utilización, dichas condiciones y características son explicadas brevemente con lo que se justifica la utilización de estos dentro del túnel. En el capítulo 5 se presentan la teoría da la dinámica longitudinal de los vehículos como sustento teórico de los fenómenos que suscitan sobre superficie exterior del vehículo, se hará hincapié en el análisis de la influencia aerodinámica de la parte trasera del vehículo y en la anstisustentación del vehículo. Por último se realizarán las pruebas de flujo de aire para observar la separación de la capa límite en la parte posterior del vehículo y con elementos auxiliares estimar el efecto de anstisustentación con el incremento de la velocidad del flujo de aire, este últimos se utilizará un software que permita visualizar este efecto en la pantalla de un ordenador.