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2/3/2015 Viru+:Diseoyfuncionamientodeuntneldeviento|VirutasF1

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Viru+:Diseoyfuncionamientodeuntneldeviento3sep2013porJero9Comentarios



Untneldevientootnelaerodinmicoesunaherramientadiseadayfabricadaparaelestudiodelcomportamientodelairecuandosemuevealrededordeobjetosslidos.Estosobjetosslidospuedenserdemuydiversanaturaleza,desdevehculosdetransportehastaedificiosoestructurascomopuentes.

EnlaFormula1suimportanciaeselevadsima,hastaelpuntodequeunpequeoerrorcometidoenlaspruebaseneltneldevientopuedesignificarpasardeganarcarrerasaquedarfueradelpodio.Porestaraznlosequiposseafananentenereltneldevientomsavanzadoposible,ysinoesposiblealquilanunoqueseasuficientementeavanzado.

LostnelesaerodinmicosusadosactualmenteenlaFormula1sonestructurascerradas,dondesehacepasaraireatravsdeunconductoelcalcontieneunasrejillasporlasqueselehacepasar.Estasrejillasestabilizadorastienenporcometidogarantizarqueelflujodeairesealaminar,ocolocamosobstculosuotrosobjetosparatrabajarconflujoturbulento.Elaire,unavezcontroladosucomportamiento(normalmentesetrabajaenflujolaminar),sehacepasaraunazona(lamsimportante)llamadagargantaoseccindeprueba,conparedestransparentesparapoderobservarofilmar,dondeencontramoselmonoplazacolocadoenunasuperficiellamadabalanza.Estaesunacintamvil(simulaelmovimientodelvehculo)yquecontienesensoresquenosdanlosdatosparapodercalcularladeportanciageneradaporelaire(downforceeningls)yelarrastreoresistenciaaerodinmicaquesegeneranenelmodelo.Elaireademsestimpulsadonormalmenteporunenormeventiladoraccionadoporunmotordemucha



potencia.Decirostambinqueenlaseccindeprueba,elmodeloescolocadoenlazonademenorseccin,yaqueporefectoventurielaireseveraceleradoynosahorrartrabajodelventilador.

Unavezobtenidosestosresultados(pormediodesupercomputadores),secomparanconlosresultadostericosyaquesetrabajaconmodelosaescalalamayoradeveces,ysevalidanono.Cmovalidamos,oquecriteriosseguimos?Puesusamoscomocriteriofundamental,elnmerodeReynolds.

ElnmerodeReynoldsoReesunnmeroadimensionalqueesusadoenmecnicadefluidosparacaracterizarelmovimientodeunfluidocualquiera.EsteReesfuncindeladensidaddelfluido,velocidad,dimensintpicadelfluidoyviscosidad,siendoladimensintpicaeldimetrodelconductoqueatraviesaolalongituddefluidoqueconsideremosescoger(sistemahomogneo).CmoinfluyeelReenmiclculo?Puesenaeronuticahayunconceptoqueeseldecapalmite,queeslazonadondeelmovimientodelaireesperturbadoporlapresenciadeunslidoenmovimiento.Enlasuperficiedeesteslidoseformaestacapalmitequepuedefluirenrgimenlaminaroturbulento.Ladiferenciafundamentalentreelrgimenlaminaryelturbulentoestribaenqueenelprimeroelflujoesestableyformalaminasdelgadasysumovimientoespredecible.Enrgimenturbulentoelmovimientoestridimensional,caticoeimpredecible.Decirosqueladiferenciaentretrabajarenrgimenlaminar(queescomotrabajanlosaleronesdelmonoplazanormalmente)yturbulento(usandoelDRSporejemplo,elantiguoFDuct,uotrosaditamentosenaleronestraserosparareducirarrastre)dependeengranmedidadelapropiasuperficie(desugeometra),delarugosidaddelasuperficie,delaturbulenciadelacorrientedeairelibre(deahqueseutilicentrminoscomoruedasenairelimpioparadecirquenotieneningnmonoplazadelante)ydeladistribucindepresiones.

Peroaqunoacabanlosproblemasdecalculo,yaquealtrabajarconobjetosenuntneldevientonosencontramosconelproblemadeltamaomuchasveces.Enestructurasporqueseraimposiblehacerloaescala1:1,yenaeronuticatampocoesposiblemuchasvecesdebidotambinaltamaodelobjetodeestudio.EnFormula1eltamaonoseratantoproblema,perotrabajaraescalasdereduccindel50%o60%hacequeseamenoscostoso,ademsdequelosdatossonextrapolables.Debidoaesasdificultadesecnomicasydeespacio,lamodelizacinesexigibleparatrabajarenuntneldevientoyheaqucuandoaparecelateoradelassemejanzas.

Lateoradelassemejanzasseempleaparatrabajarconmodelosaescalaynosayudaaqueelcomportamientodelmodelosealomsparecidoposiblealarealidad.Lateoriaexigequeentreelmodeloyelobjetorealexistantressemejanzasqueestnrelacionadasentresi:

Semejanzageomtrica:Dosobjetos(modeloyreal)sonsemejantesgeomtricamentesisusdimensionessonproporcionales,siendoesteelcasomssencillodesemejanza.Semejanzacinemtica:Dosobjetos(modeloyreal)sonsemejantescinemticamentesi,ademsdeserlogeomtricamente,susvectoresvelocidadsonproporcionalesylaorientacineslamisma.Estasemejanzaestdeterminadaporlosngulosdeposicindelcuerporespectoalvectorvelocidaddelacorrientedeaire.Semejanzadinmica:Dosobjetos(modeloyreal)sonsemejantesdinmicamentesiademsdecumplirselasemejanzacinemtica,secumplequelosvectoresfuerzasonproporcionalesysuorientacinlamisma.Resumiendo,enfenmenosaerodinmicos,paraquedosobjetosseansemejantesdebendetenerfuerzasderozamientoypresinproporcionales,loquesimplificabastanteelproblema.

Despusdeobservarlosproblemasdeclculo(loshesimplificadobastanteparasucomprensin)quizoshayanvenidoalamentelosprogramasCFDoDinmicadeFluidosComputacional.Sibienresuelvenlosproblemassencillosconbastanterpidezyeconomadeuso,unproblematancomplejo



comounmonoplazacompletodeF1noloresuelventanbienyaloshechosmeremito,yaqueaunqueequiposdemenorcaladointentaronintroducirlosensustitucindeloscostosostnelesdeviento,tuvieronqueecharmarchaatrsyseguirusandolostnelesdebidoaqueelCFDestmuylejosdesimularancondicionesreales.

Bien,todoslostnelesdevientosoniguales?Porsupuestoquenoypodemosdifrenciarlosenvariostipossegndoscriteriosfundamentales:

Porlacirculacindeaireensuinterior,puedenserabiertosocerrados.Elabiertotomaelairedelaatmsferaylodevuelvealamisma,elcerradousaundifusorparaqueelairerecuperesuenergaincial.Porlavelocidaddeflujoseransubsnicos(menorqueladelsonido),transnicos(velocidadentrelos980y1230Km/h),supersnicos(velocidadsuperioraladelsonido)ehipersnicos(velocidad5omsvecesmayorqueladelsonido).

Laspartesdelasquesecomponeuntneldevientoson:

Ventilador:Lavelocidaddelacorrientedeairequegeneradebeseradecuadaalexperimento.Cmaradeensayo:Lapartemsimportanteeneldiseodeuntneldeviento.Siesdegrandesdimensiones,permiteacercarsemsaescalasrealesyaslasemejanzadelndeReynoldsesmssencillademantener.Estabilizadoresdecorrientetraselventilador:Paraanularelretornodelacorrientealventiladorporrotacin.Ventanillasantipompaje:Ventanillasorejillasqueestabilizanelflujodeaireyevitanoscilacionescrticas.Difusor:Parareducirlavelocidaddelflujo,expandirloydarledenuevopresinseusaeldifusor.Peroeldifusoresmuysensibleaerroresdediseo,aunqueseanpequeos.Puedeproducirvibracionesperniciosaseneltnel,yesdifcildedetectaresoserrores.Ademsnotrabajanconflujolaminaryaqueseencuentranconelairesalidodelacmaradeensayos.Conodecontraccin:Sufuncinesaumentarlavelocidaddeflujo,alcontrarioqueeldifusor,ysesitaenlacmaradeensayo.Elconodecontraccinaprovechaelefectoventuriyreduceeltrabajodelventilador.

Porltimoosvoyahablardeunproblemaadicionaleneldiseoquenoosheexplicadoantes,setratadeelfenmenodelbloqueoointerferencia.Estefenmenosedefinecomoelradiodelaseccinfrontaldelmodeloporelreadelaseccindeprueba(ladeltnel).Elbloqueoparapruebasaerodinmicasnodebeexcederel5%.Elbloqueoocurredebidoaltamaorelativamentegrandedelmodeloconrespectoalaseccintotaldeltnel(tamaoslimitados).Entonceslapresindelaireenlasparedesdeltnelaumentabastanteysedebenderealizarcorreccionesadicionalesalosclculos,debidoalbloqueo.

Esperohaberarrojadoalgodeluzsobrelosaspectosqueinfluyeneneldiseoyelfuncionamientodeuntneldeviento,yquesepaisverlosporqusdelosproblemasquetienenlosequiposmuchasvecesconpiezasqueusadasenlapista,noproducenlamejoraesperadayhayquevolveraprobareneltneldeviento.

Jerohttp://www.twitter.com/jeroitim



Comentarios

1. JessRasuerosdice:3septiembre,2013alas19:31

Nosabiaquefuerantancomplejosyquehubieradiferentestiposdetuneles.Muybuenacompaero,arrojandoluzaestostemastancomplicadosymuchas,lamayoriadelasveces,difcilesdeentender.

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Jerodice:3septiembre,2013alas21:39

Lafluidomecnica,juntoconlaresistenciademateriales,sondosdelasmateriasmsdifcileseningenieria.Laaerodinmicaesunaramadelafluidomecnica,asqueescomplicado.CuandoluegoequiposcomoFerrariandansufriendotantoconeltneldeviento,seentiendeperfectamente(notantoporpresupuesto).Graciascompaeroporelcomentario.

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2. JonathanSolanesdice:3septiembre,2013alas19:58

Brutalviru+.Bravocompaero!!

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Intentohacerlolomssimplificadoposible,gracias

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3. Noahdice:3septiembre,2013alas20:38

WauuuuuinteresantisimoGraciasbuentrabajo



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4. LaGatadice:3septiembre,2013alas22:14

Excelentecomosiempre,aunquereconozcoquemeheperdidounpocoenunodelosprrafos:

Sientendlodelacapalmiteyladiferenciaentretrabajarenrgimenlaminaryelturbulento,peroelnmerodeReynoldsnomehaquedadoclaroqumideycmoseusaeseparmetro.

Lodemsmehaparecidointeresantsimo,ymehallamadolaatencincmoeltrabajodeunmontndemesessepuedeverperdidosieltnelnovabien.

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Reenrealidadesunnadimensional,esdecirquenotieneunidades.Simplementeesunmtododecomparacin,yhayunosvalorespreestablecidosparasabersitrabajamosenrgimenlaminaroturbulento.SiestporencimadeunnRepreestablecidoserturbulento,sinoserlaminar.Slonosindicacomotrabajaelfluido,peronomidenadatangible.Esperoquetequedealgomsclaro.

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5. LaGatadice:3septiembre,2013alas22:29

Ahorasi.Gracias!

Responder6. Viru+:Conceptosbsicosdeingenieradecompeticin(captulo7)|VirutasF1dice:

22febrero,2014alas10:14

[]Graciasaque,comosabeisdecaptulosanteriores,sepuedeescogerelcampofluidoquemsnosconvengaparacalcular,encasitodosloscasospodemosconseguirlosresultadosdefuerzasymomentosqueesecampofluidoejercesobreunslidocualquieraqueloatraviesa.Encasosmscomplejoslaexperimentacinvienebien,porejemploconelusodelostnelesdeviento(yaoshabldeelloshacetiempo,siquereisrepasarpinchadaqu).[]



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