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Tema: Area CFD

  1. #1
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    Área CFD

    Inicio aquí un hilo sobre CFD (Dinámica de Fluidos Computacional), una disciplina que desde siempre me ha llamado la atención, pero que hasta ahora no he podido desarrollar por carecer de las pertinentes herramientas.

    Aunque ya coqueteé hace tiempo con OpenFOAM (via linux), creo que las herramientas GAMBIT (para el mallado) y FLUENT (para el análisis/postproceso) pueden dar resultados interesantes en menos tiempo.

    Al final he logrado hacer funcionar el FLUENT cosa que me alegra profundamente.

    Como hay que empezar por algún lado, vamos a empezar con una geometría sencilla. Estudiaremos el comportamiento del flujo de aire sobre un perfil alar/airfoil.

    Hablando pronto, un perfil alar o airfoil es una reperesentación 2D de un ala 3D. Vamos es como si "cortamos" por un plano vertical un ala 3D. El perfil alar sería la "rebanada".

    Como no tengo tiempo para todo y prefiero centrarme en el CFD, he pedido a Pipex y a koldo, que me creen un perfil alar/airfoil con Catia. Queda pendiente si puedo importar la geometría desde NX a Gambit.

    Pipex, amablemente, me mandó el airfoil, en formato .igs, .step y CATPART (Catia v.5). Con los dos primeros no hubo problemas sin embargo, con el tercer formato me fue imposible importar el fichero en GAMBIT. Será otro tema a estudiar.

    Aquí está el "airfoil", importando en el programa GAMBIT:



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    http://img18.imageshack.us/img18/5708/airfoilk.jpg


    La verdad, el "airfoil" comenzó dando algún problemilla, o quizás fuera yo. Al importarlo, automáticamente no se colocaba el origen de coordenadas en el borde anterior del "airfoil". Supongo que habrá una forma de hacerlo, pero yo todavía no lo sabía, por lo que lo hice de otra manera.

    Creé una plantilla en excel, para futuros casos, sustrayendo o sumando la distancia que separa el punto (0,0,0) del origen del "airfoil), según sea necesario.

    Al final, "jugando" con algunas de las opciones del programa GAMBIT, logré crear un nuevo sistema de ejes (Lx,Ly,Lz) que sí pude colocar en el borde de ataque del perfil alar. Esto se puede lograr en Gambit a partir de 3 puntos/vértices. Así, queda el perfil alar con los "nuevos ejes":



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    http://img801.imageshack.us/img801/7472/airfoilpx.jpg

    En la imagen anterior también se ve uno de los causantes de la "siguiente" dificultad. Resulta que dicho vértice debería ser el punto exacto de "unión" de los bordes superior (extradós) e inferior (intradox)[en un perfil alar invertido sería al revés], en la zona final del perfil alar, vamos la zona dle borde posterior.

    Sin embargo, existía una discrepancia en el 7º decimal del valor de la coordenada X. Ese punto es clave para crear la geometría que se mostrará después. El muy "cabrito" me impedía llevar a cabo una parte del "mallado". Trabajando con 6 decimales y con un pequeño "truquito", el Gambit, permitió solucionar el entuerto.


    Una vez que tenemos el "airfoil", vamos a crear una "geometría".


    Crearemos dos rectángulos y un semi arco. Para ello, primero, creamos los vértices (cruces de color blanco) que se muestran en la siguiente imagen:




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    http://img585.imageshack.us/img585/295/verticesl.jpg


    Ahora a partir de los vértices, creamos las "aristas" de nuestra "geometría", uniéndolos.:



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    http://img641.imageshack.us/img641/2762/arista1.jpg




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    http://img24.imageshack.us/img24/7559/arista2.jpg




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    Bueno ahora ya observamos dos rectángulos, un semicírculo y el "airfoil".

    Esas serán nuestras caras/faces". Es decir, con los vértices, creamos aristas, con las aristas creamos caras/faces.

    Creo a continuación 3 caras, "rect1" (el rectángulo superior de la derecha [ABCGA]), el "rect2" (el rectángulo inferior de la derecha [EDCGE]) y otra cara llamada "arc1". Además crearé otra cara adicional que en teoría estaría limitada por el perímetro del "airfoil".

    Y aquí tenemos el "mallado" del rectángulo superior derecho (rect1):



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    http://img18.imageshack.us/img18/3875/rect1mallado.jpg

    A mayor proximidad al "airfoil", más pequeñas serán las cuadrículas, (ahí es donde está "el tomate", al alejarnos del objeto menos influencia tendrá el mismo sobre el "ambiente") para luego en el Fluent obtener buenos resultados. Cuanto más cuadrículas implica mayor consumo de recursos, como cabe esperar.

    Ampliamos:




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    http://img442.imageshack.us/img442/8...alladoampl.jpg

    Añadimos el "mallado" del rectángulo inferior (rect2):



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    http://img208.imageshack.us/img208/38/rect2mallado.jpg


    Ampliando:



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    http://img18.imageshack.us/img18/469...alladoampl.jpg

    Ahora falta mallar el "semiarco" y el "airfoil". Y aquí, es dónde el vértice que os comenté antes, me dio problemas, felizmente ya solucionados. O no me dejaba "mallar" el semiarco o desaparecían los "mallados" de los rectángulos (rect1 y rect2).

    Solucionado el "entuerto", ya pude "mallar" la "zona" del semiarco y el "airfoil":



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    http://img135.imageshack.us/img135/5...oilmallado.jpg

    Y aquí, ampliada, la zona del "airfoil/perfil":



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    http://img197.imageshack.us/img197/2...allaadoamp.jpg

    Como se puede observar, cuanto más cerca del perfil alar, las "cuadrículas son más pequeñas, porque es ahí donde más influye el perfil alar sobre el flujo de aire que lo atraviesa.
    Última edición por llumia; 21/02/2013 a las 20:33
    Alonso carried his Renault to third place in Singapore. After Vettel and Rosberg wrecked their own races, he seized a podium from a car that did not deserve it.

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  2. #2
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    En este post, muestro los resultados obtenidos con el FLUENT.


    Primero, importo el "mallado, obtenido con GAMBIT.

    Después de hacer una serie de operaciones e introducir varios valores ya podemos analizar los resultados. Antes de nada, comentar que para obtener la convergencia fueron necesarias 473 iteraciones.

    El ángulo de ataque "fijado" es de 1.2º, es decir bajísimo por lo que la posibilidad de encontar "separación de flujo" es muy pequeña. Con Ángulos de ataque mayores la cosa cambia. Pero eso será tarea para otro día.

    Vamos a ver el vector velocidad:




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    http://img829.imageshack.us/img829/6...orplotfoil.jpg

    http://imageshack.us/photo/my-images...rplotfoil.jpg/

    Aunque ya se ven cosas ampliamos un poco, para comentar algo.

    El borde anterior, también llamado borde de ataque, o leading edge, ampliado:



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    http://img846.imageshack.us/img846/8...adingedgea.jpg

    Pues aquí, ya observamos unas cuantas cosas.

    Podemos localizar el punto de estancamiento o "stagnation point", donde las flechas presentan color azul oscuro. En ese punto la velocidad del fluido es nula.

    También observamos que el fluido que circula el borde superior del airfoil comienza a acelerarse, su velocidad aumenta, las líneas adoptan color rojo.

    Esto aunque se ve mejor posteriormente, con el contorno de presión, nos indica que este perfil alar corresponde a un ala de avión. En el caso de un alerón de un F1 sería lo contrario, es decir el fluido se acelera al pasar por la parte inferior de dicho perfil alar.

    Veamos ahora el borde posterior, también llamado borde de fuga o "trailing edge", ampliado:



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    http://img521.imageshack.us/img521/7...iledgeampl.jpg

    Observamos como el fluido que circula por la parte superior se va decelerando al aproximarse al borde posterior. No se observa separación de flujo en el borde posterior, algo previsible pues el Ángulo de ataque era bajísimo 1.2 º. Ya habrá tiempo de experimentar con ángulos de ataque mayores.

    Vamos a ver el contorno de presión:


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    http://img819.imageshack.us/img819/1...presinwewn.jpg

    Aquí sí se puede observar con facilidad que la zona superior del perfil alar es la de baja presión, la de succión.

    El contorno de presión en las proximidades del borde de ataque, ampliado:



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    http://img690.imageshack.us/img690/4...tpresleamp.jpg
    http://img406.imageshack.us/img406/4...tpresleamp.jpg

    Las proximidades del borde de fuga, ampliadas:



    Uploaded with ImageShack.us

    http://img10.imageshack.us/img10/2544/contpresteamp.jpg

    Espero que os haya gustado, para ser el primer contacto no está mal. Estos programas abren una cantidad nueva de escenarios, cosa que siempre es de agradecer.


    Y hasta aquí por hoy. Para ser la primera vez no estuvo mal.
    Última edición por llumia; 06/10/2011 a las 12:36
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  3. #3
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    Gran currada de post.

    En la web de NASA.com había una aplicacion web que trataba de esto
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  4. #4
    Muchas gracias socia veremos a ver si aprendo algo
    "El pie tiene miedo y vela por la seguridad del piloto" . Marc Gené. Spa 2012

    "Respeto es la posibilidad de aceptar tus defectos y tus virtudes sin poner en tela de juicio lo que ves en los demás, porque jamás obtendrás de otros lo que no eres capaz de darte tú mismo, ya que en la medida que lo logres serás capaz de otorgarlo a los demás..."


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  5. #5
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    Grandeeee ... Llumia...


    Aunque yo me lo tenderé que imaginar con un "flipado vertical"... ...

    Todo para que me "cuadre" en el "mono-plaza".

    este es el link que menciona Koldo :

    http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil2.html
    Buscando la imperfección perfecta...

  6. #6
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    Cita Iniciado por koldo666 Ver mensaje
    Gran currada de post.

    En la web de NASA.com había una aplicacion web que trataba de esto
    Txh, koldo.

    La NASA tiene bastantes páginas dedicadas a los "perfiles alares/airfoil".

    Ahí va una:Ya ha puesto, McH una, más arriba.


    Hay un progrma muy interesante, pero de pago Airfoil5 creo que se dedica a"jugar" con los perfiles alares. Desgraciadamente, no lo "encuentro" fuera de las tiendas warez y paso.


    Hay otro programa con licencia GNU que se llama Airfoil creo y te permite crear perfiles alares. A ver si me lo bajo.

    Aunque bueno, estos perfiles alares son por empezar por algo "sencillo". Cuando dominemos bien esto ya pasamos al F1 real.

    Y ahí es donde si tenéis ganas o tiempo, me podéis ayudar creando la geometría.

    Luego las simulaciones ya me las curro yo.

    Última edición por llumia; 06/10/2011 a las 00:24
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  7. #7
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    Cita Iniciado por LaraCroft Ver mensaje
    Muchas gracias socia veremos a ver si aprendo algo
    De nada, socia. Ya verás como aprendemos tod@s bastante más que "algo".

    La putada es que hemos empezado el curso por la mitad del temario


    Última edición por llumia; 06/10/2011 a las 00:12
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  8. #8
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    Cita Iniciado por McHouserphy Ver mensaje
    Grandeeee ... Llumia...


    Aunque yo me lo tenderé que imaginar con un "flipado vertical"... ...

    Todo para que me "cuadre" en el "mono-plaza".

    este es el link que menciona Koldo :

    http://www.grc.nasa.gov/WWW/k-12/airplane/foil2.html

    Dr, eso tiene fácil cura.

    Foto de las de Govy en grande.

    "Identificar" la geometría, empezamos por algo sencillo, por ejemplo (perfil alar) del plano principal del alerón trasero de un F1

    Crear la geometría en CAD.

    Y luego del mallado y "corrida" de las simulaciones ya se encarga la bruja.
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  9. #9
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    Grandisimo post llumia, ya sabes. caulquier cosa que te haga falta la pides .
    Última edición por Pipex_AMG; 06/10/2011 a las 15:33
    Entra a mi flickr

    "Algunos hombres ven las cosas que existen y se preguntan por qué?. Yo sueño cosas que nunca existieron y me pregunto por qué no?."
    "Lo que algunos llaman imposible, son solo cosas que no han visto antes"
    "Llevarse bien con la gente es una estrategia ganadora"

  10. #10
    Hola Llumia!!

    Pues a mi también me faltan la mayoría :nusenuse: Y lo he abierto con Opera y Mozilla.

    Yo he usado Fluent en la universidad, pero nunca me enseñaron a mallar (y justo son las imagenes del proceso de mallado, las que no me deja ver )

    Por cierto, te paso éste video, la aplicación que se ve, te puede resultar muy muy interesante. Oye, y si quieres ayuda para algun modelo yo también me ofrezco.


    "F1 has the right technology but the wrong image, while ironically Formula E is the opposite." - Joe Saward

  11. #11
    Veo más que antes, pero sigo sin verlas todas. Solo veo aquellas a las que has puesto el enlace de imageshack al lado.
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  12. #12
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    Cita Iniciado por roller Ver mensaje
    Hola Llumia!!

    Pues a mi también me faltan la mayoría :nusenuse: Y lo he abierto con Opera y Mozilla.

    Yo he usado Fluent en la universidad, pero nunca me enseñaron a mallar (y justo son las imagenes del proceso de mallado, las que no me deja ver )

    Por cierto, te paso éste video, la aplicación que se ve, te puede resultar muy muy interesante. Oye, y si quieres ayuda para algun modelo yo también me ofrezco.


    Muchas gracias, roller

    Seguro que si me interesa alguna geometría ya te/os comento. No tengo apenas tiempo y de momento del CAD paso. Con respecto al mallado cuando tenga tiempo, si quieres te muestro más detalladamente como "mallé" los rectángulos o el semiarco/airfoil.

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  13. #13
    Ya se ven todas
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  14. #14
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    Bueno, después del primer contacto con la CFD aplicada al conocimiento del flujo en las proximidades de un perfil alar, creo que debemos dar otro paso más.

    El anterior perfil alar, presentaba la típica geometría empleada en Aeronáutica. Sin embargo, a nosotros, nos interesan más perfiles alares con la típica geometría empleada en los coches de competición.

    Para ello, busqué las coordenadas de un perfil alar, e385, y lo “invertí” para simular el perfil alar de un coche de competición.

    Vamos, que sería una cosa así:





    Uploaded withImageShack.us

    Una vez que obtuve las coordenadas, las coloqué en un archivo de texto y las importé con Gambit. Luego conecté los vértices, obteniendo la "forma" que muestra la foto anterior.

    Sin embargo, el Gambit, sigue siendo tan "tiquismiquis" como siempre.

    Como recordaréis, para realizar el mallado habíamos creado dos rectángulos y un semiarco. La zona del semiarco incluye también al perfil alar. Al realizar el “mallado”,al menos yo lo hago así, hay que sustraer mediante una “operación booleana”, la parte del perfil alar del “área” del “semiarco”.


    El problema reside en que el Gambit es muy puñetero con la “geometría” del perfil alar. Y desgraciadamente, algo no le gustaba de la disposición de los vértices del perfil alar que he importado.


    Y aquí es donde os quería pedir ayuda. Pensaba que igual “importando” las coordenadas en catia, la geometría del “perfil alar” quedara “más fina”, y que de este modo el Gambit no se vuelva tan protestón. Aquí, está el fichero de texto con las coordenadas.


    http://www.megaupload.com/?d=17QG21SJ


    Bueno todo esto si se puede importar desde el fichero de texto o modificando la extensión del mismo. En caso de tener que introducir “a mano” las coordenas entonces no, pues son 61 vértices y es una "jodienda".


    Un saludo.
    Última edición por llumia; 08/10/2011 a las 19:46
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  15. #15
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    Bueno, problema identificado y solucionado, eso sí, con la ayuda del 7º de caballería.

    El problema radicaba en el "punto G"

    En ese punto coincidían el vértice "más exterior" del borde posterior del "perfil alar/airfoil y los vértices de los rectángulos (rect1 y rect2). Además, era el "punto de partida", es decir, el "centro", desde el que se trazan los "semiarcos" que permitían crear el arco que a su vez contenía el "perfil alar".

    Recordad que "mallábamos" los dos rectángulos (rect1 y rect2) y luego el "arco" al que deberíamos substraer el "airfoil", pues es un sólido, mediante una "operación booleana".

    Como mostraré luego, hay que hacer las cosas de forma diferente.
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  16. #16
    ¿quién es el 7º de Caballería? me pica la curiosidad

    Me alegro de que hayas resuelto el asunto
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  17. #17
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    Ay, socia, mira que eres cotilla, ¿eh?

    Pues el 7º de Caballería son l@s chic@s de CFD Online. Siempre pensé que eran muy serviciales y ahora lo pude comprobar.
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  18. #18
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    Ya que se trata de un airfoil "similar" a los empleados en los coches de carreras, vamos a ir describiendo más detenidamente los pasos que vamos ir dando.

    Como siempre ando bastante limitada de tiempo, obtuve las coordenadas (X,Y) de un perfil alar de los usados en aeronáutica. Al ser de nuestro interés, un perfil alar como los empleados en los coches de carreras, necesito “invertir” el perfil alar. Para ello, cambio de signo a los respectivos valores de la coordenada “Y”.


    Con estos datos, “creamos” un archivo de texto, que luego importamos en el programa Gambit.


    Debemos modificar la primera línea del archivo de texto. Debemos especificar el número de vértices y después de dejar un espacio en blanco, “colocar” un “1”. Con esto le decimos a Gambit que cree sólo un “borde”, constituido por todos los vértices.


    Si el perfil alar estuviera constituido por un número par de vértices, podría hacerse de otra manera, indicándole a Gambit que los primeros vértices (la mitad del total de vértices), corresponden al borde superior y los otros siguientes, al borde inferior. Por ejemplo, algo como “34 2”, le estaría indicando a Gambit que los primeros 34 vértices corresponderían al borde superior y el “2” le indicaría que debe crear dos bordes (uno superior y otro inferior). La verdad, puede ser algo engorroso.


    Después de introducir la “primera línea”, añadimos una columna para la coordenada X, otra columna para la coordenada Y y otra columna en la que añadimos “0.0”, para decirle a Gambit, que la coordenada “Z” tiene valor 0, pues estamos ante un problema en 2D.


    Grabamos el fichero con un nombre “*.txt” y ya lo tenemos listo para ser importado en Gambit.


    Antes que nada, en Gambit selecionamos el tipo de Solver. Como luego utilizaremos el mallado en Fluent, selecionamos Fluent5/6:







    Uploaded with ImageShack.us




    Para importar el fichero de texto en Gambit, tenemos dos opciones:


    1. Importar vértices:


    File/Import/Vertex Data





    Uploaded with ImageShack.us


    2.Importar vértices, aristas (edges) y caras (faces). A mí me gusta más este, porque puedo elegir lo que quiero importar o no.


    File/Import/ICEM Input





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    Obtenemos una pantalla, como la que se muestra a continuación:





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    Ahí, ya se observa que he elegido que se muestren sólos los bordes/edges del perfil alar. Podría haber elegido vérices y bordes/edges, si lo hubiera deseado.


    Así, aparece el perfil alar una vez “importado”:





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    Debajo de la “pantalla” que muestra el perfil alar, se ven dos ventanas. Una, llamada Transcript, muestra, el efecto” de aplicar los distintos comandos, por ejemplo si se crea un borde/edge, o una cara o se borra algo, o si aparece un error,... etc.


    A su derecha aparece otra ventana muy útil, llamada Description, que muestea información sobre para qué sirve cada “comando”, al ir pasando el cursor por encima de los respectivos “botones”.


    En la esquina superior derecha, debajo de Operation, observamos 4 botones, de izquierda a derecha, Geometry Command Button, Mesh Command Button, y otros dos que de momento no nos interesan.


    Con “Geometry” vamos a “colocar” los vértices, crear los bordes y las caras de nuestra geometría. Utilizaremos “Mesh” para realizar el mallado/meshing.


    Más ababajo, a parece Geometry, donde observamos 5 botones, Vertex Command Button, Edge Command Button, Face Command Button y otras dos de las que de momento “pasamos.”


    Como cabe esperar, con el primer “botón” trabajaremos con los vértices, con el segundo con los bordes/edges y con el tercero con las caras/faces.


    Al lío.


    Si observamos el perfil alar, vemos que aparece un “vértice” en el extremo del borde posterior del perfil alar. Las coordenadas de ese punto van a ser las que tome de referencia para “fijar” el punto G.


    Seleccionamos, Geometry Command Button/ Vertex Command Button/Summarize.


    Summarize, es el botón que apaerece con una “i” grande.


    Observamos algo como esto:





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    Aparece una venta, Summarize Vertices, con un botón una flecha negra hacia abajo. Seleccionamos
    ese botón, y aprece otra ventana, llamada Vertex List.







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    Ahí, podemos observar todos los vértices, en este caso sólo tenemos uno, llamado “vertex1” que es el vértice al que me refería antes.


    A la hora de importar el fichero, si hubieramos elegido, importar los vértices, éstos, aparecerían en esta ventana.


    Para “selecionar” este vértice tenemos dos opciones. Ir con el cursor, al vértice y presionando MAYÚSCULAS, click con el botón izquierdo del ratón o bien desde la columna anterior, “activar” “vertex1” y con el botón que aparece en dicha ventana, “pasar” el “vertex1” a la columna llamada “Picked”. En ese momento el “vertex1”, cambia a color rojo, indicando que se encuentra activado.





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    Volvemos a la ventana Summarize Vertices y “clikamos” en Apply.


    Si observamos la ventana Transcript, podemos ver las coordenadas del “vertex1” (1.000000, 0.000000,0.000000). También nos indica que las coordenadas son cartesianas (coordinates:cartesian) y el sistema de coordenadas (Coord Sys: c_sys.1).


    No es necesario llevar a cabo lo que os comenté en el anterior ejemplo, de crear un nuevo sistema de coordenas y todo aquél rollo, por lo tanto os rogaría que lo borraráis de vuestro cerebro. Excuse me.







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    Esas coordenadas son las que tomo de referencia para el punto G, bueno la menos yo lo hago así y más ahora que ya resolví la problemática con dicho punto. Si el “vertex1”, tuviera cifras decimales, cosa harto habitual, debería modificar las coordenadas de los puntos A,B,C, D,E, F y G. En este caso, no es necesario.




    Como regla heurística, se deben tomar los siguientes valores para las coordenadas de los puntos A,B....G:





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    La letra “c” corresponde al valor del “chord”.


    Lo que “traducido” ha nuestro caso, sería:





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    Ahora, a introducir las coordenadas. Ya veréis qué fácil.


    Activamos los botones Geometry Command Button/Vertex Command Button/Create Vertex.


    Aparece la ventana Create Real Vertex, en dicha ventana debajo de la columna Global, introducimos las coordenadas de cada punto.







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    Introducimos las coordenadas del punto A:


    X=1; Y=12.5; Z=0


    En Label, introducimos el “nombre” del punto, en este caso A.


    “Clikamos” Apply.







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    Del mismo modo, introducimos las coordenadas del resto de puntos, B, C....G.


    Para “observar” los puntos debemos hacer uso del botón FIT TO WINDOW que se encuentra debajo de Global Control, el primero por la izquierda de la “segunda fila “ de 5 botones.


    Al lado de este botón, también está otro muy útil, llamado Orient Model. Éste último sirva para “volver a centrar” los ejes, si por un error se “han torcido”. También sirve para otras cosas como para selecionar los ejes y su orientación. De momento no es necesario saber más de este botón.


    El botón, FIT TO WINDOW, es el “señalado” en la siguiente imagen:





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    Ahora ya observamos los “puntos”, y en “pequeñito, el perfil alar:





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    Una vez que tenemos los puntos, vamos a crear bordes/aristas/edges con esos vértices.


    Seleccionamos los botones, Geometry Command Button/Edge Command Button/Create Edge.





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    Aparece la ventana Create Straight Edge, donde introduciremos los vértices que crearán cada “edge/borde”. “Click”, en el botón con la flecha negra, apareciendo una ventana donde introducimos los vértices AB que crearán el “borde/edge” que los une. En Label, escribimos AB, para nombrar a este borde. Los vértices/puntos A y B, se vuelven “rojos”, indicando que están “activados”.







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    “Click” en Apply, y ya observamos el borde AB:





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    Del mismo modo, creamos los bordes/edges, BC,CD,DE,EG,CG y GA, obteniendo una cosa como ésta:





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    Ahora vamos a crear dos bordes más AF y EF. Al ser curvos debemos utilizar otro botón.


    Si “clikeamos” con el botón derecho del ratón ,en el botón Straight, que utilizamos antes, aparece el siguiente menú:





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    Selecionamos “arc” para poder trazar dos bordes en este caso no rectos (straight) si no curvos (arc). Aparecerá la siguiente ventana:







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    En Center, introducimos el punto G y en End-points, selecionamos los puntos A y F. En Label, introducimos AF, pues se trata del “semiarco” AF. “Clikeamos” Apply, observando esto:




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    Del mismo modo creamos el “semiarco” EF:





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    Ahora empezamos a crear caras/faces. Vamos a hacerlo de manera distinta a la del otro día, para evitar la problemática del punto G y tener que hacer operaciones “booleanas”, para las cuales el programa Gambit suele ser bastante sensitivo.


    Primero crearemos una cara que podríamos denominar “perímetro externo” de nuestra geometría, esto es, una cara constituida por los bordes/edges, AB, AF, EF, DE, CD, BC. Llamaremos a esta cara “perim”.(Se puede llamar como guste).


    Seleccionamos Geometry Command Button/Face Command Button/Form Face.


    Aparece una ventana como la que se muestra:





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    Introducimos los bordes/edges que antes indicamos:





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    Introducimos “perim” en Label y “clikeamos” en Apply. Y ya tenemos la cara/face “perim”.


    Repetimos lo mismo para crear la cara “airfoil”, selecionando “edge1” y escribiendo en Label “airfoil”.


    Ahora vamos a “separar/split” la cara/face “perim”.


    Seleccionamos Geometry Commmand Button/Face Command Button/Split.


    Aparacerá la ventana Split Face. En la primera “caja” donde aparece Face selecionamos “perim”, en Split With, selecionamos “face” pues queremos separar la “face” airfoil. En la segunda caja con el nombre Faces, seleccionamos “airfoil”.





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    Clikamos en “Apply”.


    Borramos la cara/face airfoil. Para ello seleccionamos Geometry Command button/Face Command Button/Delete Face.





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    En la ventana Delete Face, selecionamos la cara “airfoil”.


    Del mismo modo, procedemos a la “separación” de la face “perim” por un lado en los bordes CG, GA y por el otro en los bordes/edges, CG, EG.


    De esta forma “elegante”, nos evitamos el problema con el que nos encontramos en el anterior ejemplo.


    Ahora tenemos 3 caras, face1 (el rectángulo superior de la derecha), face2( el rectángulo inferior de la derecha) y perim (que ha quedado reducido al semiarco+airfoil).


    Antes de proceder al mallado de estas caras, debemos realizar algunos “cambios” en el “airfoil”.


    Cuando lo importamos en Gambit, dicho perfil, alar estaba “formado” por un sólo borde, edge 1. ahora el programa lo “ha convertido2 en “edge 12”, pero no afecta para nada.


    Antes de proceder al mallado hemos de “dividirlo” en 4 “trozos/edges”.


    Una vez que tenemos el perfil alar dividido en 2 bordes/edges, se sub-dividen cada uno de éstos, siguiendo el criterio de X=0.3c (c:chord). Esto se hace así, para “controlar” mejor el “mallado” en las proximidades del perfil alar.




    ¿Como dividimos el perfil alar en dos? Elijo crear 2 bordes en Y=0. Esto no me dio ningún problema, aunque pudiera ser un tema a estudiar.


    El perfil alar está muy pequeñito, para observarlo mejor, hacemos un zoom. Para ello arrastramos el cursor, manteniendo pulsada la tecla CONTROL.





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    Ahora sí se ve mejor el perfil alar.


    Seleccionamos, Geometry Command Button/Edge Commmand Button/Split.


    Aparece la ventana Split/Edge. En la “caja” edge seleccionamos el “edge”, que da forma a nuestro perfil alar, en este caso “edge 12”. También se podría seleccionar con el cursor. En “Split With” selecionar “Point”. Luego en Global introduzco Y=0.





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    De este modo, ya tengo el “edge12” dividido en 2 “edges”, “edge 12” y “edge 16”.


    Ahora realizamos la “división” de los 2 edges anteriores, siguiendo el criterio de X=0.3c. Como c=1, X=0.3. Selecciono el borde/edge 12 e introduzco X=0.3 en Global. Realizo la misma operación con el borde/edge 16.


    De esta manera tenemos el borde superior del perfil alar dividido en los bordes/edges 17 y 12 y el borde inferior del perfil alar, dividido en los bordes/edges 16 y 18.


    Ahora ya podemos pasar al mallado.
    Última edición por llumia; 11/10/2011 a las 20:16
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    Que barbaro!! Pedazo de curso que nos estas dando llumia xDD.
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  20. #20
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    Pues ya verás los exámenes
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  21. #21
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    Bueno, ahora vamos a “mallar” nuestra geometría.


    Primero “mallaremos”los “bordes/edges” y posteriormente las “faces” (tenemos tres, “face2”, “face3” y “perim”).


    Si observamos la cara “face2”, vemos que está formada por el rectángulo GABC, es decir, por los bordes GA,BC y AB,CG.





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    La cara “face2” es el rectángulo de color rojo.


    Una vez identificados los “bordes” de la cara, comenzamos a “mallar” los mismos.


    Comenzamos por los bordes/edges GA y BC.


    Activamos, MeshCommandButton/EdgeCommandButton/MeshEdges.


    Aparece una ventana como esta:





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    En el apartado Edge, selecionamos en este caso, GA. Luego observamos “la punta de la flecha” que debe apuntar hacia arriba. Si tenemos que cambiar el sentido de la misma “clikaríamos” en Reverse. En el apartado Type selecionamos Succesive Ratio y en Ratio fijamos el valor 1.15. Con esto le estamos diciendo a Gambit que cree intervalos 1.15 veces mayores, respecto al anterior desde el punto G al punto A. Los valores son orientativos. Esto se hace para tener los intervalos “más pequeños cuanto más próximos estén al “airfoil”. En Spacing seleccionamos Interval Count y fijamos 45. Con esto le decimos a Gambit que cree 45 intervalos.


    Así se vería, con los datos selecionados:







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    “Clikamos” en Apply y ya observamos los “extremos” de los intervalos de color azul:





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    Hacemos lo mismo para el borde BC:



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    Ahora vamos a “mallar” los bordes AB y CG.


    En este caso la dirección de la flecha deberá ser de izquierda a derecha (la longitud de los intervalos se irá ampliando al desplazarnos a la derecha). Además, en Type en lugar de emplear Succesive ratio utilizamos First Length (le damos un valor de 0.02c), que es la longitud del intervalo al inicio del “borde”. Aumentamos también el número de los intervalos a 60 en Interval Count.


    Una vez que selecionamos los datos, se vería un cosa como esta:





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    “Clikamos” en Apply y ya observamos los extremos de los intervalos del “borde/edge” AB, de color azul:





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    Repetimos lo mismo para el borde CG:


    [IMG=http://img21.imageshack.us/img21/5507/edgeabcgmeshed.th.jpg][/IMG]


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    Ahora ya podemos “mallar” la cara “face2”.


    Activamos MeshCommandButton/FaceCommandButton/MeshFaces.

    Aparece una ventana como esta:





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    En Faces, Elegimos la cara “face2”, en Type, selecionamos Map y “clikamos” Apply.


    Ya tenemos la cara “face2”, “mallada”:





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    De modo análogo procedemos al “mallado” de la cara “face3”, obteniendo:





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    Ahora nos falta “mallar” la cara “perim”, que consta del airfoil/perfil alar y del semiarco (AF,EF).


    Si recordamos, el perfil alar lo habíamos dividido en 4 bordes/edges. Por lo tanto deberemos mallar esos 4 bordes y los dos del semiarco (AF, EF). 6 bordes en total.


    Comenzamos por el airfoil/perfil alar. Y más en concreto por los bordes superior (edge17) e inferior (ege16), más próximos al borde de ataque del airfoil. Para lograr la mayor uniformidad posible, fijaremos que a “lo largo” del perfil alar, el tamaño de los intervalos sea de 0.02c.


    Fijamos Mesh Commmand Button/Edge Command Button/Mesh Edges.


    Edge17: En la “caja” Edges, seleccionamos “edge17”, el sentido de la “flecha” debe ser de izquierda a derecha. En Type seleccionamos Last Length, en Ratio(0.02c) y en Interval Count, 40.


    Esto es lo que veríamos:





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    Repetimos lo mismo para el “edge 16”, obteniendo:





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    Para “mallar” los bordes “posteriores (edge 12 y edge 18) del perfil alar, fijamos que el tamaño de los intervalos sea de 0.02c.


    Edge 12: Lo seleccionamos en la “caja”, nos cercioramos que el sentido de la flecha sea de izquierda a derecha. En Type fijamos Succesive Ratio, en Ratio, colocamos 1 y en Spacing seleccionamos Interval Size, fijando un valor de 0.02c.


    Observaremos algo parecido a esto:





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    Llevamos a cabo la misma operación para el borde “edge18”, obteniendo:





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    Ya tenemos el “perfil alar” “mallado”.


    Ahora nos falta “mallar” los bordes AF y EF del “semiarco”.


    Para estos dos bordes (AF,EF) debemos “modificar”, el número de intervalos.


    En el caso del “borde AF”, habrá que sumar al número de intervalos del borde “edge 17”, el número de “elementos/divisiones” del “edge 12”. En este caso sería 40+35. Para el caso del “borde EF” sería 40+35.


    Borde/Edge AF: Lo seleccionamos en la “caja” edges. Nos cuidamos que el sentido de la flecha sea “del punto A al punto F”. En Type, selecionamos First Length. En Ratio, fijamos 0.02c y en Interval Count fijamos 40+35=75.


    Al introducir los datos veríamos algo así:





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    “Clikamos” Apply.


    Hacemos lo mismo para el “borde/edge” EF.


    En este momento ya podemos “mallar” la cara “perim”.


    Activamos Mesh Command Button/Face Commmand Button/Mesh Faces.


    En el apartado Faces elegimos “perim”. En Type, fijamos Map.


    “Click” en Apply, ya deberíamos tener el “mallado” de la cara “perim” y por ende de toda nuestra geometría.


    Esto, es lo que vemos:





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    Ampliamos un poco, para observar mejor “el mallado”, en las proximidades del perfil alar.







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    Una vez que ya tenemos el “mallado”, ya podemos “correr” nuestras simulaciones con el programa Fluent.


    Un saludo.
























    .
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  22. #22
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    Vamos a analizar los resultados obtenidos después de “correr” las simulaciones con un programa “post-proceso”, como es el software Fluent.


    Antes que nada debemos indicar varias cosas:



    • La velocidad del aire será de 60 m/s.
    • Los ángulos de ataque empleados son 6º,10º,15º y 20º.
    • El modelo de turbulencia empleado fue el “k-epsílon”.



    Sobre modelos de turbulencia podríamos estar debatiendo largo y tendido. Aquí, me he decantado por la ecuación k-ε, aunque una ecuación que está dando muy buenos resultados y de amplio uso en Aeronáutica para estos caso, es la de Spalart-Allmaras.


    Ni cabe decir que en función de los valores de las condiciones de “frontera/boundary conditions”, que empleemos, obtendremos resultados parecidos aunque ligeramente distintos. He utilizado los valores típicos para estos casos de “baja turbulencia”. Para que nos entendamos, supongo que el aire “llega” al perfil alar con “baja turbulencia”, vamos que no se trata de un día con viento huracanado.


    Después de este frugal preámbulo, vamos al lío.


    Comenzaremos, con el análisis de un ángulo de ataque (AoA) de 6º.


    Una vez que le indicamos al programa Fluent, que comience a “iterar”, observamos esto:





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    Estas pantallas van a mostrar como varían los distintos valores de los “restos”, coef. de “downforce”(Cl) y coef. de “drag”(Cd), según el programa va “iterando”.


    Esta es la pantalla de los “restos”.





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    Antes de ejecutar la simulación, se introducen los valores de los “restos” (esto es, la diferencia con respecto al valor obtenido en la anterior iteración), para las componentes “x,y” de la velocidad y los parámetros “k,ε” del modelo “k-ε”. He fijado un valor de 1e-06, para cada uno de estos parámetros.


    La imagen anterior, nos muestra cómo dichos parámetros se acercan a la convergencia. Si esto no fuera posible, se rebaja el valor de 1e-06, hasta encontrar una solución que nos lleve a la convergencia. No es obligatorio, fijar el mismo valor para todos los parámetros.


    Variación del coeficiente de “downforce/antisustentanción” antes de lograr la “convergencia”:





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    Variación del coeficiente de “arrastre/drag”, antes de lograr la convergencia:





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    La pantalla principal del programa nos muestra cuándo se ha logrado la convergencia, en este caso después de 509 iteraciones. Además, también podemos observar los valores finales del coeficiente de “downforce” (-1.2930) y del coeficiente de arrastre (0.039634).





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    Veamos el contorno de velocidad:





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    Observamos que al contrario que en el ejemplo anterior, al tratarse en este caso de un “perfil invertido”, la velocidad de la corriente de aire que circula por la parte inferior del perfil es muy superior a la que circula por la parte superior. Además también observamos la formación de una “estela/wake” a partir del “borde posterior/borde de fuga/trailing edge” del perfil alar.


    Imagen de los “vectores de velocidad”:





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    La zona “azul” del “borde de ataque” corresponde a la “zona” del punto de “estancamiento/stagnation point”. Hay que recordar que en dicho punto, la velocidad del fluido es nula.


    Los colores anaranjados rojizos, que aparecen en la parte inferior del borde de ataque, nos indican que el fluido se está “acelerando”.


    Imagen ampliada del “borde de ataque/leading edge”:





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    Imagen ampliada del “borde de fuga/trailing edge”:





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    El “contorno” de presión estática:





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    Una vez llevado a cabo este primer análisis, aumentamos el ángulo de ataque, hasta los 10º.


    Después de 551 iteraciones obtenemos unos valores para el coeficiente de “downforce” (-1.5323) y para el coeficiente de “drag” (0.081519). Es decir, el aumento del ángulo de ataque se ha traducido en un aumento de la “downforce”(unos 23 “puntos”), pero a cambio de un incremento también del “drag”.





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    El “contorno” de velocidad:





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    Ya observamos dos “cosas” interesantes en el borde posterior del perfil alar. Una, es que la “estela/wake” se ha hecho mayor. Para ver la segunda, es mejor que procedamos a la ampliación de la imagen del contorno de velocidad en las proximidades del borde posterior también llamado borde de fuga del perfil alar.





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    Vemos que en la zona de la estela, comienzan a aparecer colores azulados (muy bajas velocidades), esto nos indica que nos encontramos próximos al comienzo de la separación de flujo.


    Los “correspondientes” vectores de velocidad:





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    Imagen ampliada del “borde de ataque”:





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    Imagen ampliada del “borde de fuga”:





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    Ya se comienza a observar “vectores” de color “azulado”.


    El contorno de presión estática:





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    Siguiendo con el análisis del perfil alar, vamos a aumentar el ángulo de ataque a 15º.


    Después de 1010 iteraciones logramos la “convergencia”, obteniendo un valor para el coeficiente de “downforce” de -1.5382. El valor obtenido para el coeficiente de “drag”, fue de 0.16077.





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    Si nos fijamos en el coeficiente de “downforce” y lo comparamos con el obtenido para un ángulo de ataque de 10º, observamos que sus respectivos valores son similares a pesar que el aumento del ángulo de ataque ha sido notable. Eso se debe a que la “separación de flujo” ya está haciendo de las suyas, esto es, provocando un descenso del valor del coeficiente de “downforce”.


    Lo anterior, se puede observar fácilmente (fijarse en las proximidades del borde posterior), en la siguiente imagen, correspondiente al contorno de velocidad:





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    Los vectores de velocidad:





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    Imagen ampliada del borde de ataque:





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    Imagen ampliada del borde posterior:





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    Se observa que “las flechas, cada vez adquieren un tono azul más oscuro y parece que quiere empezar a formarse un vórtice.


    Imagen del contorno de presión estática:





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    Llegados a este punto, aumentamos un poquito más el ángulo de ataque, para observar si se consolidan los efectos “adversos” en las proximidades del borde posterior del perfil alar.


    Fijamos ahora el valor del ángulo de ataque en 20º.


    Después de 359 iteraciones, obtenemos unos valores para el coeficiente de “downforce” y de “drag” de -1.3898 y 0.27569, respectivamente.





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    Observamos la drástica caída del coeficiente de “downforce”, consecuencia de la consolidación de la separación de flujo en la zona del borde posterior del perfil alar.


    Esto se puede apreciar bien si acudimos al contorno de velocidad:





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    Imagen, mostrando los vectores de velocidad:





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    Vectores de velocidad, en la zona del borde anterior del perfil alar:





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    Vectores velocidad en la zona del borde posterior del perfil alar:





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    Observamos que cada vez los colores son de color zul más oscuro. Además vemos la formación de un vortex que induce “retroflujo/backflow” sobre la parte inferior del perfil alar en el área del borde de fuga.


    En las dos imágenes siguientes, se aprecia mejor el “vortex”:





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    El contorno de presión estática:





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    La siguiente tabla, muestra los resultados obtenidos:





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    En la siguiente gráfica se muestra la variación del coeficiente de “downforce”, con el ángulo de ataque:





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    La forma de la gráfica es la típica en estos casos. Para elevados ángulos de ataque, llega un momento que el coeficiente de “downforce” comienza a declinar cuando la separación de flujo comienza a hacer de las suyas. Para bajos ángulos de ataque, la correlación que existe entre el coeficiente de “downforce” y el ángulo de ataque, es lineal, como se puede intuir en la gráfica.


    La “línea” del gráfico “pasará” por el origen de coordenadas o no en función del tipo de perfil alar. Para un perfil alar “simétrico” el valor de Cl para un AoA nulo es cero. Para un airfoil “curvado/cambered”, el valor Cl, presenta un valor no nulo para un AoA igual a cero.


    Obtener “downforce” a partir de alerones no sale “gratis”, como se puede observar en la siguiente gráfica:





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    Variación del contorno de velocidad en función del ángulo de ataque:





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    Variación de los vectores de velocidad, en función del ángulo de ataque:





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    Variación de los vectores de velocidad, en las proximidades del borde de ataque del perfil alar, en función del ángulo de ataque:





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    Lo mismo, pero en las proximidades del borde de fuga del perfil alar:





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    Variación del contorno de presión estática, en función del ángulo de ataque:





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    Un saludo.
    Alonso carried his Renault to third place in Singapore. After Vettel and Rosberg wrecked their own races, he seized a podium from a car that did not deserve it.

    That is the difference between the great and the merely good.

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    "Alonso has been brilliant all weekend, absolutely brilliant". "A driver not always easyto love, but very easy to admire".

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  23. #23
    Cita Iniciado por llumia Ver mensaje
    Pues ya verás los exámenes
    Me acabas de acoj***r socia
    "El pie tiene miedo y vela por la seguridad del piloto" . Marc Gené. Spa 2012

    "Respeto es la posibilidad de aceptar tus defectos y tus virtudes sin poner en tela de juicio lo que ves en los demás, porque jamás obtendrás de otros lo que no eres capaz de darte tú mismo, ya que en la medida que lo logres serás capaz de otorgarlo a los demás..."


    " El sabio escucha y evita el insulto; el ignorante, en cambio, oye y responde"

  24. #24
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    3 parciales, socia.
    Con 2 o más, toda la asigatura para Junio.
    Cateo, implica la imposibilidad de entrar en este hilo.

    -----------
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  25. #25
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    A menudo se oye hablar de la "eficacia" de un alerón.

    Pues la "eficiencia/fineza" de un alerón es la famosa "ratio" downdorce/drag o L/D.

    Si definimos "downforce" y "drag" como indican las ecuaciones (1) y (2), es fácil deducir una expresión para la ratio L/D, como muestra la ecuación (3).

    L=Cl A ½ ρV2 (1)
    D=Cd A ½ ρV2 (2)

    L/D=Cl/Cd (3)

    En nuestro caso hemos obtenido:



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    Se utilizan los coeficientes "Cl" y "Cd", pues estamos con un problema 2D. Si fuera el caso de un problema 3D, emplearíamos los coeficientes "CL" y "CD", respectivamente.
    Última edición por llumia; 26/10/2011 a las 11:31
    Alonso carried his Renault to third place in Singapore. After Vettel and Rosberg wrecked their own races, he seized a podium from a car that did not deserve it.

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  26. #26
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    Johé, la putada del server nos ha fastidiado la exposición.
    Gracias por reponer los apuntes Seño Bruji...

    Lara... Hazles fotocopia ... (para el examen )

    Decía yo antaño, que no me termina de "convencer" ese nombre a ese parámetro llamado "eficiencia/fineza"... , pues por tal variable, siempre se escogerían valores entre 1º y 3º. Así a ojo, para los 3º el L/D será el doble que a 6º..., y a 1,5º el doble que a 3º... ...

    Me parece mejor quedarnos con "el conceto" de que si es necesaria una carga L determinada para optimizar una parte del comportamiento del coche en un tramo dado, también nos llevamos añadida una carga extra de fuerza opuesta al avance, proporcional a la velocidad y al AoA. Luego, ya solo es cuestión de ver si merece la pena la ventaja de ir más rápido en las curvas rápidas y lentas o ir más rápido en los tramos rectos... ...

    Lo de siempre!.

    Los gurney entran en este parcial???
    Buscando la imperfección perfecta...

  27. #27
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    Cita Iniciado por McHouserphy Ver mensaje
    Johé, la putada del server nos ha fastidiado la exposición.
    Gracias por reponer los apuntes Seño Bruji...

    Lara... Hazles fotocopia ... (para el examen )

    Decía yo antaño, que no me termina de "convencer" ese nombre a ese parámetro llamado "eficiencia/fineza"... , pues por tal variable, siempre se escogerían valores entre 1º y 3º. Así a ojo, para los 3º el L/D será el doble que a 6º..., y a 1,5º el doble que a 3º... ...

    Me parece mejor quedarnos con "el conceto" de que si es necesaria una carga L determinada para optimizar una parte del comportamiento del coche en un tramo dado, también nos llevamos añadida una carga extra de fuerza opuesta al avance, proporcional a la velocidad y al AoA. Luego, ya solo es cuestión de ver si merece la pena la ventaja de ir más rápido en las curvas rápidas y lentas o ir más rápido en los tramos rectos... ...

    Lo de siempre!.

    Los gurney entran en este parcial???
    Precisamente estamos en ello.

    Lástima, que no tenga un poco más de tiempo libre.

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  28. #28
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    Cita Iniciado por McHouserphy Ver mensaje
    Johé, la putada del server nos ha fastidiado la exposición.
    Gracias por reponer los apuntes Seño Bruji...

    Lara... Hazles fotocopia ... (para el examen )

    Decía yo antaño, que no me termina de "convencer" ese nombre a ese parámetro llamado "eficiencia/fineza"... , pues por tal variable, siempre se escogerían valores entre 1º y 3º. Así a ojo, para los 3º el L/D será el doble que a 6º..., y a 1,5º el doble que a 3º... ...

    Me parece mejor quedarnos con "el conceto" de que si es necesaria una carga L determinada para optimizar una parte del comportamiento del coche en un tramo dado, también nos llevamos añadida una carga extra de fuerza opuesta al avance, proporcional a la velocidad y al AoA. Luego, ya solo es cuestión de ver si merece la pena la ventaja de ir más rápido en las curvas rápidas y lentas o ir más rápido en los tramos rectos... ...

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    Los gurney entran en este parcial???
    McH, la eficiencia, es otro "parámetro" "complementario".

    "Nunca" escogerías unos "Aoa", tan bajos porque obtendrías valores del coeficiente "Cl", "demasiado" bajos.

    Lo que sí te sirve es para comparar por ejemplo 2 alas distintas con valores del coeficiente "Cl" "proximos" y poder "decantarte" por una de ellas.
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