En mi penúltimo post os hablé de los fundamentos teóricos de la aerodinámica de los vehículos. Ahora dejamos la tiza y pasamos a algo más interactivo: el diseño.
Veamos cuáles son las principales etapas del diseño aerodinámico de un vehículo y qué se determina en cada una.
1. Modelización
El primer paso es crear un boceto de nuestra invención para poder probarla primero en un entorno virtual y evitar así que las casas de los ingenieros mecánicos acaben siendo confundidas por desguaces.
Utilizando un programa especializado de cálculo estructural que simule las condiciones a las que va a estar sometido el vehículo, montamos nuestra figurita prescindiendo de todos los componentes (ventanas, puertas…) y testamos nuestra primera maqueta tridimensional.
2. Simulación numérica
A menudo se consideran dos simulaciones numéricas independientes para el flujo del viento alrededor de un vehículo en dos niveles de creciente complejidad: primero estudiamos la respuesta de nuestra maqueta en un fluido incompresible y más tarde le añadimos también la propiedad de viscosidad.
3. Análisis de los componentes
De esto hablaremos en el siguiente y último post de esta serie pero, principalmente, se estudia el efecto que conlleva introducir los siguientes elementos en nuestro insípido bloque de píxeles:
– Alerones
– Difusores de aire inferiores
– Retrovisores
– Entradas / Tomas de aire
– Parachoques
– Llantas
4. Comprobaciones prácticas
Una vez construido nuestro monstruo (o un modelo experimental del mismo, como un Frankenstein de cera), lo arrojamos a su suerte a una serie de duras pruebas que deberá superar para venir a la vida.
- Túnel de viento:
Un túnel de viento o túnel aerodinámico es una herramienta de investigación desarrollada para ayudar en el estudio de los efectos del movimiento del aire alrededor de objetos sólidos. Con esta herramienta se simulan las condiciones que experimentará el objeto de la investigación en una situación real. En un túnel de viento, el modelo permanece estacionario mientras se propulsa el paso de aire o gas alrededor del mismo. También se utiliza para estudiar los fenómenos que se manifiestan cuando el aire baña construcciones como aviones, naves espaciales, misiles, edificios o puentes.
- Simulación aerodinámica CFD (Computational Fluid Dynamics):
Es la alternativa (o bien el paso previo) a los túneles de viento. Aquí se realiza un estudio del CFD (Computational Fluid Dynamics), que es una rama de la mecánica de fluidos que utiliza métodos numéricos y algoritmos para resolver y analizar problemas que involucran flujo de fluidos.
¿Cómo funciona?
– Definimos la geometría (límites físicos) del problema.
– Dividimos el volumen ocupado por el líquido en celdas estancas separadas con unas determinadas propiedades.
– Definimos el entorno físico: las ecuaciones del movimiento, la entalpía y la radiación involucradas…
– Especificamos el comportamiento de los fluidos y las propiedades en los límites del
problema.
– Iniciamos la simulación y las ecuaciones se resuelven por iteraciones.
– Por último, un post-procesador se utiliza para el análisis y la visualización de la solución resultante.
¡Y eso es todo, a grandes rasgos! Ya sé que no es la parte más divertida, que a todos nos gusta más la acción, pero eso vendrá en el próximo y último post de la serie, y ya que tuve la oportunidad de hablar con una persona que trabaja en este sector, me pareció interesante compartir con vosotros el proceso de diseño de una moto. Y no me cabe duda de que muchos pobres estudiantes habrán reconocido la interfaz de estos programas y sentido cierto orgullo de saber descifrarlos. ¡No es para menos!
WW 