Análisis aerodinámico de un vehículo de tracción humana por medio de simulaciones fluido-dinámicas para la competencia local vehículos de tracción humana Antioquia 2018

Abstract

Al momento de realizar un análisis aerodinámico a un vehiculo de tracción humana (VTH), es de vital importancia seguir una serie de pasos que llevarán a unos resultados, que podrán ser analizados en pro de mejorar las condiciones y la eficiencia aerodinámica del mismo. Inicialmente, se realizó una consulta en la literatura para conocer todo lo relacionado con VTH’s a nivel global; herramientas a usar en el software ANSYS y las variables indican los resultados al final del trabajo (fuerza de arrastre y descendente y coeficiente aerodinámico). Luego de tener los conocimientos teóricos pertinentes, se dio paso a realizar el modelo CAD en el software Solid Edge, donde fue necesario realizar ciertas simplificaciones en la geometría, con el fin de evitar problemas al momento del mallado y retrasos en la simulación fluido-dinámica. El modelo CAD terminado fue exportado al software Design Modeler de ANSYS en donde se le realizó una operación booleana con el fin de unir todas las piezas en una sola, para luego realizarle un cercamiento a la geometría, con el fin de simular las medidas de un túnel de viento. Teniendo el modelo CAD terminado, es momento de pasar al mallado, realizado con la herramienta Mesh de ANSYS. En este paso fue necesario buscar el método más adecuado para mallar el VTH. Según lo estudiado en la literatura, se decide escoger el método tetraédrico con parche independiente, ya que este método permite mejores resultados en geometrías que no son muy limpias, además, fue el método que mejor calidad de mallado tuvo, arrojando métricas aceptables para la simulación. Con el VTH mallado, se inicia la simulación fluido-dinámica, la cual está dividida en 3 momentos importantes. El primero, es el pre-procesamiento, donde se configuran todos los parámetros a tener en cuenta durante la simulación, tales como; las condiciones de frontera; el método turbulencia escogido, que en este caso fue el k-omega (SST); las velocidades del fluido; entre otras variables. El segundo, es la solución de la simulación donde se resuelven muchísimas ecuaciones diferenciales y métodos numéricos para arrojar los resultados necesarios. Finalmente, el tercer momento es el post-procesamiento, donde es posible analizar todos los resultados de la simulación fluido-dinámica. En este caso se analizaron contornos de velocidad y presión, líneas de corriente y vectores de velocidad. Así mismo, fueron analizadas las fuerzas de arrastre y descendente generadas sobre el VTH, y finalmente con todos los anteriores resultados, generar el coeficiente aerodinámico del VTH, para poder ser comparado con otros vehículos comerciales