• Author / Uploaded
• mario urbina

Citation preview

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Nombre del estudiante: Mario Urbina Madrigal_____________________________ No. Control: 10040379_____ Asignatura: Diseño Mecatrónico Asistido Por Computadora __________ Clave: APC -1206_ Tema: ____________ Nombre de la práctica: Perfil Aerodinamico________________________________________________________ No. de práctica: _____9_____

Carrera: Ingeniería Mecatrónica__________ Semestre: Noveno_____________

1. Competencia(s) a desarrollar: Aplicar los principios de la mecánica de fluidos en el planteamiento y resolución de problemas relacionados con el transporte de fluidos, empleando los conocimientos teórico-prácticos y la utilización de herramientas computacional como el software ANSYS.

2. Introducción: En aeronáutica se denomina perfil alar, perfil aerodinámico o simplemente perfil, a la forma del área transversal de un elemento, que al desplazarse a través del aire es capaz de crear a su alrededor una distribución de presiones que genere sustentación. Es una de las consideraciones más importantes en el diseño de superficies sustentadoras como alas, o de otros cuerpos similares como los álabes de una turbina y/o compresor, palas de hélices o de rotores en helicópteros y estabilizadores. Según el propósito que se persiga en el diseño, los perfiles pueden ser más finos o gruesos, curvos o poligonales, simétricos o no, e incluso el perfil puede ir variando a lo largo del ala. Sin embargo, este concepto no se limita solamente a las aeronaves, ya que todo objeto posee un perfil característico, cuya forma puede: Presentar mayor o menor resistencia al avance en un fluido; por lo tanto, una mayor o menor facilidad de movimiento en dicho fluido. Generar fuerzas dinámicas sobre el mismo, de mayor o menor intensidad en conjunción al desplazamiento de dicho objeto en el fluido en el que se encuentra.

3. Criterios de evaluación: La evaluación debe ser objetiva, metódica, continua, formativa y sumaria por lo que se debe considerar el desempeño en cada una de las actividades de aprendizaje, es decir real, sin perjuicios o tendencias que puedan distorsionarla, basada en modelos o métodos ampliamente experimentados y probados en su efectividad, considerando en su análisis la mayor cantidad de variables, para que la interpretación sea correcta

4. Recomendaciones de fuentes de información: 1.

L. Streeter, Víctor. Mecánica de Fluidos. Editorial Mc Graw Hill.

2.

Munson Young. Fundamentos de Mecánica de Fluidos. Editorial Noriega Limusa.

3.

Fernández. Introducción a la Mecánica de Fluidos. Editorial Alfa Omega.

4.

Mott, Robert L. Mecánica de Fluidos. Editorial Prentice Hall.

5.

Joseph B. Franzini. Mecánica de Fluidos con Aplicación en Ingeniería. Editorial Mc Graw Hill.

6.

http://www.ansys.com/es-ES.

7.

http://www.ansys.com/search?Keyword=propeller.

Rev 1 02-Sep-2016

1

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

5. Materiales y equipos a utilizar: El material utilizado será: 1. 2.

COMPUTADORA SOFTWARE ANSYS.

6. Procedimiento experimental (Desarrollo de la práctica): la practica 9 está conformada por un diseño 2D. los perfiles aerodinámicos están conformados por óvalos, pero pueden insertar otros tipos de perfiles aerodinámicos ya que esto sirve para observar su comportamiento del fluido dinámico. Cada perfil aerodinámico está separado por un Angulo de 120°. Con una velocidad inicial de 10 m/1. De giro del rotor tiene -0.5 rpm. Simular: Figura. a) b) c) d)

Realizar un mallado deslizante o malla rotatoria. Simular el giro del rotor de los perfiles aerodinámicos. Simular la velocidad en CFD – Post. Sumular Turbulence Kinetic Energy.

Figura: perfil aerodinámico.

Rev 1 02-Sep-2016

2

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 1: Fluid Flow (FLUENT) ANSYS DesignModeler. Geometry La geometría del diseño de la pieza podría ser un componente sólido para un análisis estructural o el volumen de aire para un estudio de fluido. Esta geometría se ha producido en un sistema de diseño (CAD) asistido por ordenador o construido desde cero. Software de ANSYS DesignModeler. (figura).

Figura: geometría – hélice.

Ver sección Fluid Flow (FLUENT) DesignModeler Geometry. [Pag].

Rev 1 02-Sep-2016

3

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 2: Fluid Flow (FLUENT) Meshing [ANSYS ICEM CFD] Produce la malla más adecuado para soluciones precisas, metafísicos eficientes. Una malla muy adecuada para un análisis específico se puede generar con un solo clic del ratón para todas las partes en un modelo. (Figura).

Figura: mallado.

Ver sección Fluid Flow (FLUENT) Meshing [ANSYS ICEM CFD]. [Pag].

Rev 1 02-Sep-2016

4

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 3: Fluent Launcher (Setting Edit Only) Puede especificar de forma interactiva ANSYS dimensión Fluido, presentación, tratamiento y otras opciones utilizando el Fluido Launcher. En el solucionador de doble precisión, cada número en coma flotante se representa usando 64 bits en contraste con el solucionador de precisión simple que utiliza 32 bits. Los bits adicionales aumentan no sólo la precisión, sino que también la gama de magnitudes que pueden ser representados. La desventaja de usar doble precisión es que requiere más memoria. Donde se utilizará las herramientas setup, solución y results. (figura).

Figura: fluent launcher.

Ver sección Fluid Flow (FLUENT) Fluent Launcher. [Pag].

Rev 1 02-Sep-2016

5

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 4: Fluid Flow (Fluent) – CFD – Post En este último paso observaremos el comportamiento del flujo del fluido, el usuario elegirá la variable que se desea analizar, observando el comportamiento de la simulación del flujo dl fluido. (figura).

Figura: results.

Ver sección Fluid Flow (Fluent) – CFD – Post [Pag].

Rev 1 02-Sep-2016

6

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 1: Fluid Flow (FLUENT) ANSYS DesignModeler. Geometry A continuación, el lado izquierdo de la ventana de la mesa de trabajo, verá una caja de herramientas completa de los diferentes sistemas de análisis. A la derecha, se ve un espacio de trabajo vacío. Este es el lugar donde se va a organizar el proyecto. En la parte inferior de la ventana, aparecen mensajes de ANSYS. Seleccione fluid flow (fluent) dando doble click o arrastrando el icono a la mesa de trabajo. Ahora seleccionamos la celda Geometry se observará en la parte derecha Properties of Schematic A2: Geometry lo cual en la celda Analysis Type seleccionamos la opción 2D. A continuación, doble click en la celda geometry o click derecho y seleccionamos new designModeler geometry. (figura).

Figura: Nueva geometría.

A continuación, Comience por seleccionar las unidades y seleccionamos la opción Metros. Ahora seleccionamos las herramientas que se encuentran en la barra de tareas Display Plane y Look At Face/Plane/Sketch. ahora seleccionamos Sketching seleccionando la celda Draw y seleccionamos la herramienta Line. Trazando dos líneas como se muestra en la (figura). A continuación, seleccionamos la celda Dimensions Ahora seleccionamos las líneas H1 insertamos la cantidad de 400 m y V5 insertamos la cantidad de 200 m. (figura).

Rev 1 02-Sep-2016

7

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura: Trazo de líneas y dimensiones.

ahora seleccionamos Sketching seleccionando la celda Draw y seleccionamos la herramienta Line. Trazando dos líneas por lo tanto seleccionamos la celda Dimensions e insertamos 800 m en la celda H3. (figura).

Figura: Trazo de nueva línea de 800m de longitud

Rev 1 02-Sep-2016

8

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, eliminamos las líneas V2 y H1. ahora seleccionamos Sketching seleccionando la celda Draw y seleccionamos la herramienta Line. Trazando dos líneas. A continuación, seleccionamos la celda Dimensions Ahora seleccionamos las líneas H4 insertamos la cantidad de 400 m y V5 insertamos la cantidad de 200 m. (figura).

Figura: Trazo de nuevas líneas con dimensiones.

ahora seleccionamos Sketching seleccionando la celda Draw y seleccionamos la herramienta Line. Trazando dos líneas por lo tanto seleccionamos la celda Dimensions e insertamos 800 m en la celda H6. (figura).

Figura: Trazo de nueva línea de 800m.

Rev 1 02-Sep-2016

9

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, eliminamos las líneas V5 y H4. Lo cual trazamos dos líneas paralelas en cada extremo de la figura con dimensiones de 400 m. (figura).

Figura: Trazo de nuevas líneas formando un rectángulo.

A continuación, seleccionamos la celda Draw y seleccionamos herramienta Circle e insertamos una dimensión de 140 m. en la celda D9. (figura).

Figura: Trazando de un circulo y dimensiones de 140 m.

Rev 1 02-Sep-2016

10

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, en la barra de herramientas selecciónanos la opción Concept desplegando sus opciones lo cual seleccionamos Surface From Sketches. (figura).

Figura: Surface from sketches.

Ahora se muestra la ventana Details of Sketch 1 lo cual desplegamos la celda Base Objects observando sus opciones Apply y Cancel. Ahora desplegamos XYPlane y seleccionamos Sketch1 y click en la opción Apply. A continuación seleccionamos la celda Operation y seleccionamos la opción Add Frozen. Click en Generate. (figura).

Figura: Detalles de surface from sketches.

Rev 1 02-Sep-2016

11

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos New Sketch. (figura).

Figura: New sketch.

A continuación, seleccionamos la celda Draw y seleccionamos herramienta Circle e insertamos una dimensión de 140 m. en la celda D10. (figura).

Figura: nuevo circulo.

Rev 1 02-Sep-2016

12

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, en la barra de herramientas selecciónanos la opción Concept desplegando sus opciones lo cual seleccionamos Surface From Sketches. Ahora desplegamos la celda Base Objects observando sus opciones Apply y Cancel. Lo cual seleccionamos Sketch2 y click en la opción Apply. A continuación seleccionamos la celda Operation y seleccionamos la opción Add Frozen. Click en Generate. (figura).

Figura: Surface from sketches – sketch2.

A continuación, seleccionamos nuevamente New Sketch. (figura).

Figura: Seleccionando nueva new sketch.

Rev 1 02-Sep-2016

13

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, trazamos tres líneas como se muestra en la imagen con dimensiones de 60 m. (figura).

Figura: Trazo de tres líneas.

ahora en la celda Dimensions seleccionamos la herramienta Angle insertando un ángulo de 𝟏𝟐𝟎° tal y como se muestra en la (figura).

Figura: Angulo de120°.

Rev 1 02-Sep-2016

14

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, en la celda Draw seleccionamos la herramienta Oval. Trazando tres óvalos al final de las líneas trazadas anteriormente. (figura).

Figura: Trazo de tres ovales.

Ahora insertamos las dimensiones a los óvalos trazados con dimensiones con una longitud de 20 m y un diámetro 2 m. tal como se muestra en la (figura).

Figura: Dimensiones de los ovales.

Rev 1 02-Sep-2016

15

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, eliminamos las tres líneas trazadas anteriormente. Como se muestra en la (figura).

Figura: Eliminación de las tres líneas.

A continuación, en la barra de herramientas selecciónanos la opción Concept desplegando sus opciones lo cual seleccionamos Surface From Sketches. Ahora desplegamos la celda Base Objects observando sus opciones Apply y Cancel. Lo cual seleccionamos Sketch6. A continuación seleccionamos la celda Operation y seleccionamos la opción Add Material. Click en Generate. Como se realizó anteriormente. (figura).

Figura: Surface from sketches seleccionando los tres sketches.

Rev 1 02-Sep-2016

16

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos la opción créate y seleccionamos la herramienta boolean. En la ventana Boolean desplegamos la celda Operation y seleccionamos Subtract. Desplegamos las opciones Apply y Cancel de la celda Target Bodies, pero desplegamos el apartado 5 Parts, 5 Bodies lo cual seleccionamos Surface Body que marca todo el circulo de la pieza y click en Apply. (figura).

Figura: Boolean – target bodies.

ahora desplegamos las opciones Apply y Cancel de la celda Tool Bodies lo cual seleccionamos los últimos tres Surface y click en Apply. Por último, click en Generate. (figura a y b).

Figura a: Boolean – tool bodies.

Rev 1 02-Sep-2016

17

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura b: Boolean generado.

se muestra la pieza terminada. Por lo tanto, con esto terminamos la Geometría. (figura)

Figura: Geometría terminado.

Rev 1 02-Sep-2016

18

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 2: Fluid Flow (FLUENT) Meshing [ANSYS ICEM CFD] A continuación, abrimos o editamos Mesh para crear el mallado correspondiente de la pieza. (figura a y b).

Figura a: Mallado de la figura.

Figura b: Pieza en pantalla Mesh.

Rev 1 02-Sep-2016

19

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, crearemos las primeras selecciones con nombre creando inlet, outlet, Wall y interface1. Ahora seleccionamos Edge (Ctrl + E) seleccionando el primer borde como inlet. continuamente click derecho y seleccionamos la celda Créate Named Selection insertando inlet en la ventana Selection Name. (figura a y b).

Figura a: Créate named selection.

Figura b: Insertando inlet.

Rev 1 02-Sep-2016

20

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora insertamos los nombres siguientes outlet y Wall mencionados anteriormente de la misma forma que se realizó con inlet. (figura a y b).

Figura a: Insertando outlet.

Figura b: Insertando wall.

Rev 1 02-Sep-2016

21

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, insertamos interface1. Pero primero desplegamos Geometry en la sección Project – Model (A3) ya realizado estos pasos cambiamos los nombres Surface Body click derecho en el primer Surface Body y seleccionamos Rename (F2) y lo nombramos como Fluid. lo mismo realizamos con el segundo Surface Body renombrándolo como Rotating. (figura a y b).

Figura a: Rename – fluid.

Figura b: Rename – rotating.

Rev 1 02-Sep-2016

22

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, click derecho en Rotating y seleccionamos Hide Body (F9) para esconder el cuerpo Rotating. (figura).

Figura: Hide body (F9) – rotating.

Ahora si insertamos interface1 lo cual seleccionamos el circulo con la herramienta Edge (Ctrl + E) y lo renombramos como interface1. (figura).

Figura: Insertando interface1.

Rev 1 02-Sep-2016

23

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora mostramos todo el cuerpo de rotating click derecho en Rotating y seleccionamos Show Body. (figura).

Figura: Show body – rotating.

A continuación, click derecho en Fluid y seleccionamos Hide Body (F9) para esconder el cuerpo Fluid. (figura).

Figura: Hide body (F9) – fluid.

Rev 1 02-Sep-2016

24

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora insertamos interface2 y cada ovalo trazado los nombramos como Airfoil1, Airfoil2 y Airfoil3. (figura a y b).

Figura a: Insertando interface2.

Figura b: Insertado airfoil1.

Rev 1 02-Sep-2016

25

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, se muestran en la parte izquierda de la pantalla los nombres seleccionados anteriormente. (figura).

Figura: Named selection.

Ahora mostramos todo el cuerpo de Fluid click derecho en Fluid y seleccionamos Show Body. (figura)

Figura: Show body – fluid.

Rev 1 02-Sep-2016

26

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Para terminar, insertamos los últimos nombres Fixed Domain y Rotating Domain. Lo cual seleccionamos Face (Ctrl + F) y marcamos el cuerpo de la pieza nombrada fluid y la nombramos como Fixed Domain. (figura).

Figura: Fixed domain.

Ahora seleccionamos Face (Ctrl + F) y marcamos el cuerpo de la pieza nombrada rotating y la nombramos como Rotating Domain. (figura).

Figura: Rotating domain.

Rev 1 02-Sep-2016

27

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Con esto terminamos la creación de nombres. Ahora seleccionamos Mesh después desplegamos Mesh Control y seleccionamos Method. (figura).

Figura: Seleccionando - method.

A continuación, en la ventana Details of Automatic Method lo cual desplegamos la celda Geometry y seleccionamos los cuerpos Fluid y Rotating. Ahora desplegamos la celda Method y seleccionamos Triangles. Y click en Apply. (figura).

Figura: Details of automatic method.

Rev 1 02-Sep-2016

28

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, utilizando Hide Body (F9) y Show Body vistos anteriormente. Lo cual ocultamos el cuerpo Fluid y seleccionamos Mesh desplegando Insert y seleccionamos Mesh Control y seleccionamos Sizing. En la ventana Sizing desplegamos Geometry y seleccionamos el cuerpo Rotating. En la celda Element Size insertamos la cantidad de 1 m. en la celda Behavior seleccionamos Hard. (figura a y b).

Figura a: Seleccionando – sizing.

Figura b: Editando sizing – rotating.

Rev 1 02-Sep-2016

29

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Mostramos los cuerpos Fluid y Rotating. Nuevamente seleccionamos Size y marcamos los Airfoil de la pieza insertando la cantidad de .5 m y seleccionamos Hard. (figura).

Figura: mostrando geometría.

A continuación, seleccionamos Mesh mostrando la ventana nombrada Detail of Mesh lo cual desplegamos Sizing y en la celda Relevance Center cambiamos a Fine. Y en la celda Smoothing lo cambiamos por High. Click en Generate Mesh. (figura a y b).

Figura a: Editando mesh.

Rev 1 02-Sep-2016

30

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura: Generando mallado.

Con esto terminamos el mallado. Para finalizar nos desplazamos a Workbench lo cual en el recuadro Fluid Flow (Fluent) continuamente click derecho en la celda Mesh y seleccionamos Update. Esperamos a que se palomeé la celda Mesh. Por último, guardamos el proyecto. (figura).

Figura: mallado terminado.

Rev 1 02-Sep-2016

31

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 3: Fluent Launcher (Setting Edit Only) A continuación, ejecutamos setup, se observará una ventana nombrada Fluent Launcher (Setting Edit Only). Verificando la Opcions está marcada Doublé Precision y Precessing Options. Click en ok (figura).

Figura: Fluent launcher (Setting Edit Only). Figura: Fluent launcher.

A continuación, en el menú Setup y seleccionamos el apartado General nos desplazamos a la herramienta Info y seleccionamos la celda Size lo cual nos indica el número de celdas, caras, nodos y particiones. Siguientemente click en la opción Check que está en la ventada Task Page para verificar si existen algún error. (figura).

Figura: Info size – check.

Rev 1 02-Sep-2016

32

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

ahora en el apartado General ubicamos el apartado Time y marcamos Transcient. A continuación, seleccionamos el recuadro Units mostrando la ventana nombrada Set Units lo cual en el apartado Quantities y seleccionamos angular – velocity ahora en el apartado Units seleccionamos rpm y por último click en List y Close. (figura).

Figura: Configuración general.

Ahora seleccionamos el apartado Model y seleccionamos Viscous – Laminar se observará la ventana Viscous Model, en el apartado Model seleccionamos K-épsilon (2 eqn). Ahora ubicamos K-épsilon Model y seleccionamos Realizable. Ahora en el apartado Near – épsilon Model seleccionamos Standard Wall Functions. (figura).

Figura: Configuración de modelo.

Rev 1 02-Sep-2016

33

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos el apartado Material lo cual hacemos click en la opción Air. se muestra la ventana Create/Edit Materials y seleccionamos Change/Create por último click en Close. (figura).

Figura: Configuración material.

A continuación, seleccionamos el apartado Cell Zone Conditions, seleccionando o click en Editar en la opción rotating_domain mostrando la ventana Zone Name lo cual marcamos el recuadro Mesh Motion. En el apartado Rotation – Axis Origim ingresamos la cantidad de 0.5 en la celda X(m). por último, en el apartado Rotational Velocity ingresamos -0.5 rpm en celda Speed (rpm) y click en Ok. (figura).

Figura: Cell zone conditions – rotating_domain.

Rev 1 02-Sep-2016

34

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos el apartado Boundary Conditions. En las opciones airfoil1, lo cual seleccionamos con doble click o click en Edite mostrando la ventana nombrada Wall. Ahora en el apartado Wall Motion seleccionamos Moving Wall, mostrando el apartado Motion lo cual seleccionamos Rotational y click en Ok. Realizaremos el mismo procedimiento para airfoil2 y airfoil3. (figura).

Figura: Boundary conditions – airfoil.

A continuación, seleccionamos inlet (entrada) lo cual verificamos que en el apartado Type este seleccionado velocity - inlet lo cual editamos inlet mostrando la ventana Velocity Inlet en el apartado Velocity Specification Method desplegamos sus componentes y seleccionamos Components. Lo cual en el apartado X – Velocity (m/s) insertando 10 m/s. y click en 0k. (figura).

Figura: Configuración inlet.

Rev 1 02-Sep-2016

35

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos la celda Outlet (salida) y en la opción Type seleccionamos la opción pressure-outlet mostrando la ventana pressure-outlet lo cual no haremos cambios y click en 0k. (figura).

Figura: Outlet (salida).

Ahora seleccionamos el apartado Mesh Interfaces lo cual seleccionamos Create/Edit si se observa una interface ya configurada domas la eliminamos con la opción Delete. A continuación, en el aparatado Mesh Interface lo cual insertamos el nombre de airfoil y por último seleccionamos interface1 e interface2 click en Create y Close. Tal y como se muestra en la (figura).

Figura: Mesh interface.

Rev 1 02-Sep-2016

36

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, sigue la solución por lo tanto seleccionamos la herramienta Solution Methods. Por lo tanto, en el apartado Scheme y seleccionamos Coupled. A continuación, en la celda Turbulent Kinetic Energy seleccionamos Secon Order UPwind, en la celda Turbulent Disspation Rate seleccionamos Secon Order UPwind. (figura).

Figura: Solution methods.

Ahora seleccionamos el apartado Solution Initialization lo cual marcamos Hybrid Initialization damos click en la opción Initialize. (figura).

Figura: herramienta solution initialization.

Rev 1 02-Sep-2016

37

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora seleccionamos Calculation Activities. A continuación, ubicamos el apartado Solution Animation y seleccionamos Create/Edite, mostrando la ventana nombrada Solution Animation, insertamos la cantidad de 1 en el apartado Animation Sequences, ahora en el apartado When seleccionamos Time Step y click en Define. (figura).

Figura: Solution animation.

Al seleccionar Define se muestra la ventana Animation Sequence y en el apartado Windows insertamos la cantidad de 2 y click en el apartado set. Esto sirve para mostrar dos ventanas. (figura).

Figura: Animation sequence.

Rev 1 02-Sep-2016

38

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora marcamos la opción Contours mostrando la ventana Contours por lo cual en el apartado Contours of seleccionamos Velocity, y en el apartado Options solo marcamos los recuadros Filled y Node Values. Ahora en el apartado Min (m/s) lo dejamos en 0 y en Max(m/s) insertamos la cantidad de 15 y para terminar click en Display después click en Close. y click en Ok. (figura).

Figura: Configuración Contours.

Ahora repetimos la Solution Initialization lo cual marcamos Hybrid Initialization damos click en la opción Initialize. (figura).

Figura: herramienta solution initialization.

Rev 1 02-Sep-2016

39

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Ahora seleccionamos el apartado Run Calculation. mostrando dicha ventana por lo tanto en el apartado Number of Time Steps insertamos la cantidad de 200. A continuación, insertamos la cantidad de 20 en el apartado Max Iteration Time Step. Por último, click en Calculate. (figura).

Figura: Run calculation.

A continuación, se muestran la gráfica de iteraciones indicando los valores obtenidos de las configuraciones realizadas anteriormente. (figura).

Figura: Run calculatio.

Rev 1 02-Sep-2016

40

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

7. Resultados y conclusiones A continuación, se muestran los resultados, de la práctica 9. Ahora Seleccionamos la herramienta Graphics mostrando la ventana Graphics and Animationse lo cual seleccionamos la opción Contours y Sweep Surface. Doble click en Contours o seleccionamos Set Up. Se muestra la ventana Contours lo cual seleccionamos la casilla Filled y Node Values desmarcando las demás casillas si es que están marcadas. En la celda Contours of seleccionamos la opción Velocity. Ahora click en Display y Close. (figura).

Figura: Contours of-velocity.

Ahora en la misma ventana Graphics and Animationse lo cual seleccionamos la opción Contours y Solution Animation Playback Lo cual doble click en Contours o click en Set Up, mostrando la ventana Play Back a continuación en el apartado Write/Record Format y desplegamos sus opciones y seleccionamos MPEG. y acercamos la figura para terminar click en el recuadro Write. (figura).

Rev 1 02-Sep-2016

41

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura: Graphics and animationse - play back.

Al terminar de cargar se genera un video de la simulación del flujo dinámico de la pieza. Para buscar el video que se generó nos desplazamos a la carpeta donde se guardó el proyecto ubicando las carpetas p9 después 9_files después abrimos la carpeta dp0 después abrimos la carpeta FFF y abrimos la carpeta Fluente en esta carpeta se encuentra el archivo con la simulación generada. (figura).

Figura: ruta de la simulación.

Rev 1 02-Sep-2016

42

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, ejecutamos el video para observar el video con la simulación generada. (figura a, b y c).

Figura a: Sumulacion sequence – 1.

Figura b: Sequence – 1.

Rev 1 02-Sep-2016

43

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura: Sequence -1.

Rev 1 02-Sep-2016

44

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Paso 4: Fluid Flow (Fluent) – CFD – Post Ahora utilizamos la sección Results Fluid Flow (Fluent)-CFD-post. Ya mostrando la ventana CFD marcamos todas las casillas del apartado FF at 200s marcando las casillas de los apartados fixed_domain y rotating_domain. (figura).

Figura: FF at 200s.

A continuación, seleccionamos la herramienta Contour 1, se observa la ventana Details of Contour 1. Ahora en la opción Locations seleccionamos fixed_domain symmetry 1 y rotating_domain symmetry1. En la celda Variable seleccionamos Turbulence Kinetic Energy y click en Apply. Se muestra cambios de variables en los huecos que son las hélices que simulan una turbina eólica, se obtienen distintos valores que se pueden observar en la barra de valores indicando por un color determinado el valor obtenido. (figura a y b).

Rev 1 02-Sep-2016

45

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Figura a: Location selection.

Figura: Contour 1 - turbulence kinetic energy.

Rev 1 02-Sep-2016

46

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

A continuación, seleccionamos la variable Velocity, en la celda # of contours insertamos la cantidad de 900. Click en Apply. De igual manera se observan los resultados en la barra de valores mencionando anteriormente lo cual podremos obtener los resultados de la variable velocidad. (figura).

Figura: Contour 1 – velocity.

Con esto terminamos la practica 9 perfiles aerodinámicos.

Rev 1 02-Sep-2016

47

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Conclusiones: En esta práctica 9 perfiles aerodinámicos analizamos y comprendemos la realización de un mallado deslizante o malla rotatoria en una geometría en diseño 2D. lo importante que al realizar un mallado deslizante o rotatorio nos sirve para poder simular movimientos en la geometría en este caso los perfiles aerodinámicos obteniendo un archivo para observar el comportamiento dinámicos del fluido. Y las configuraciones en FLUENT para realizar dicha simulación.

8. Evaluación (Cuestionario): 1.

¿Qué es una turbina eólica? Una turbina eólica o turbina de viento es una turbina accionada por la energía eólica. Se trata de una turbomáquina motora que intercambia cantidad de movimiento con el viento, haciendo girar un rotor. La energía mecánica del eje del rotor puede ser aprovechada para diversas aplicaciones como moler, en el caso de los molinos de viento; bombear agua, en el caso de las aerobombas; o para la generación de energía eléctrica

2.

¿Para qué sirve la ecuación de Navier Stokes? Se trata de un conjunto de ecuaciones en derivadas parciales no lineales que describen el movimiento de un fluido. Estas ecuaciones gobiernan la atmósfera terrestre, las corrientes oceánicas y el flujo alrededor de vehículos o proyectiles y, en general, cualquier fenómeno en el que se involucren fluidos newtonianos.

3.

¿qué es el número de Reynolds? El número de Reynolds se puede definir como la relación entre las fuerzas inerciales (o convectivas, dependiendo del autor) y las fuerzas viscosas presentes en un fluido. Éste relaciona la densidad, viscosidad, velocidad y dimensión típica de un flujo en una expresión adimensional, que interviene en numerosos problemas de dinámica de fluidos. Dicho número o combinación adimensional aparece en muchos casos relacionado con el hecho de que el flujo pueda considerarse laminar (número de Reynolds pequeño) o turbulento (número de Reynolds grande

4.

¿Qué es perfil aerodinámico? En aeronáutica se denomina perfil alar, perfil aerodinámico o simplemente perfil, a la forma del área transversal de un elemento, que al desplazarse a través del aire es capaz de crear a su alrededor una distribución de presiones que genere sustentación.

5.

¿Qué es el Teorema de Bernoulli? Daniel Bernoulli comprobó experimentalmente que "la presión interna de un fluido (líquido o gas) decrece en la medida que la velocidad del fluido se incrementa", o dicho de otra forma "en un fluido en movimiento, la suma de la presión y la velocidad en un punto cualquiera permanece constante", es decir que p + v = k. Para que se mantenga esta constante.

Rev 1 02-Sep-2016

48

Tecnológico Nacional de México Instituto Tecnológico Superior de Uruapan Reporte de Práctica de laboratorio

Rev 1 02-Sep-2016

49