Simulación CFD: una alternativa a las pruebas en túnel de viento

Las pruebas en túnel aerodinámico requieren equipos costosos e instrumentos sofisticados para medir una serie de variables de campo. gama de variables de campo (velocidad del viento, cargas de presión, intensidad de las turbulencias, etc.).

Su principal limitación radica en que dichas mediciones sólo se obtienen en unos pocos puntos precisos de la sección de prueba, lo querestringegravemente la comprensión global de losprocesosevolutivos o transitorios fenómenos no estacionarios complejos (como la trituración de vórtices, las estelas turbulentas y la estratificación térmica).

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Ejemplo de simulación CFD del viento en La Défense

Las diferentes etapas de una prueba en túnel aerodinámico

Un ensayo en túnel aerodinámico es un ensayo aerodinámico realizado en un túnel aerodinámico en el que se estudia el comportamiento de un objeto expuesto a un flujo de aire que simula las condiciones reales.

Éstas son las principales etapas de una prueba en túnel aerodinámico:

1. Definir el objetivo: Antes de realizar una prueba en un túnel de viento, es importante definir claramente el objetivo de la prueba.
Puede ser estudiar la resistencia aerodinámica de un vehículo, optimizar la sustentación del ala de un avión o evaluar la estabilidad de un edificio frente al viento.

2. Diseño del modelo: Normalmente se fabrica un modelo a escala reducida del objeto que se va a estudiar para poder probarlo en el túnel de viento.
El modelo puede fabricarse con diversos materiales, como plástico, madera o incluso mediante impresión 3D.

3. Instalación del modelo en el túnel de viento: Una vez que el modelo está listo, se coloca en el túnel de viento de modo que quede expuesto al flujo de aire.
Se utilizan soportes y sistemas de medición para mantener el modelo en su sitio y recoger los datos pertinentes durante la prueba.

4. Establecer las condiciones de la prueba: Antes de iniciar la prueba, hay que establecer las condiciones de la misma, como la velocidad del viento, la temperatura y la presión.
Estas condiciones suelen determinarse según las especificaciones técnicas concretas del objeto de prueba.

5. Recogida de datos: Durante la prueba, se realizan diversas mediciones y observaciones para evaluar el comportamiento del objeto en el flujo de aire.
Esto puede incluir la medición de la fuerza ejercida sobre el objeto (resistencia, sustentación), la visualización del flujo de aire mediante técnicas de visualización (humo, partículas) o la medición de las presiones en la superficie del objeto.

6. Análisis de los resultados: Una vez recogidos los datos, se analizan para extraer conclusiones sobre el comportamiento aerodinámico del objeto.
Los resultados del ensayo en túnel aerodinámico suelen presentarse en forma de informes técnicos, gráficos o visuales para comunicar las conclusiones del estudio y las posibles recomendaciones para optimizar el objeto ensayado.

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Estudio aeráulico en el túnel de viento Eiffel - Crédito @AirDesignLab y @EOLIOS

CFD: una evolución similar a una caja de herramientas

Modelización numérica de las pruebas en túnel aerodinámico

La CFD ofrece una serie de ventajas sobre las pruebas en túnel aerodinámico. Además de generar simulaciones a escala real (en lugar de los modelos a escala reducida que se utilizan en muchas simulaciones físicas), también proporciona datos adicionales y permite comparar simultáneamente las velocidades del viento para un viento determinado entre dos puntos.

Es posible realizar estudios hidrológicos, aeráulicos o térmicos a diferentes escalas: desde microelectrónica hasta estudios de edificios y ciudades.

Los resultados pueden visualizarse más claramente y explicarse al mayor número posible de personas.