CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Estudi numèric i experimental de les prestacions aerodinàmiques del perfil NACA0012 - Comparació de models de turbulència RANS

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: ROJAS GREGORIO, JOSEP IGNASI

Departament: FIS

Títol: Estudi numèric i experimental de les prestacions aerodinàmiques del perfil NACA0012 - Comparació de models de turbulència RANS

Data inici oferta: 13-07-2023     Data finalització oferta: 13-03-2024


Estudis d'assignació del projecte:
    GR ENG SIST AEROESP
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: EETAC
 
Paraules clau:
Blended Wing Body (BWB); Airbus; software; computational fluid dynamics; CFD; comparativa; túnel de viento; prestaciones aerodinámicas
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
En este TFG, se llevará a cabo un estudio exhaustivo de diversos paquetes de software de dinámica de fluidos computacional (computational fluid dynamics, CFD) utilizados en el sector aeroespacial, desde algunos de código abierto hasta algunos comerciales. El objetivo principal es comparar y evaluar las prestaciones de estos softwares, usando como problema base o de referencia la resolución del comportamiento del fluido entorno a una nueva aeronave BWB de Airbus, y la determinación de sus prestaciones aerodinámicas. Los resultados obtenidos se compararán para identificar similitudes y diferencias significativas entre los softwares evaluados, y se analizarán aspectos como la precisión de cada software, y su eficiencia computacional y facilidad de uso.

Se realizarán las siguientes tareas:

1. Estudio de mercado de los diferentes software de CFD que podemos encontrar. Ventajas e inconvenientes de cada uno, y principales diferencias entre ellos.
2. Elección de los softwares CFD a utilizar en este TFG, y justificación de la elección.
3. Formación en el uso de los softwares CFD escogidos para este TFG.
4. Análisis CFD del problema seleccionado: comportamiento del fluido entorno a una nueva aeronave BWB de Airbus:
a. Diseño en CAD del modelo en 3D del BWB de Airbus
b. Mallado del problema
c. Simulación en cada uno de los softwares elegidos del modelo en 3D creado anteriormente, en diferentes escenarios o condiciones de vuelo. También se cogerá un airfoil para simulaciones en 2D.
d. Postprocesado de los resultados de cada uno de los softwares.
5. Construcción de maquetas del modelo con impresora 3D.
6. Ensayo en túnel de viento del modelo.
7. Comparación de los resultados experimentales con los resultado numéricos de los distintos softwares, y determinación del software que proporciona las mejores prestaciones.
8. Preparación de la memoria y la defensa final del TFG.

1) Imprimir un model del BWB, fer tests al túnel de vent d'aquest model, i comparar els resultats del software amb els del túnel de vent (problema: els resultats del túnel de vent no són molt fiables) i 2) agafar com a geometria de referència, no el BWB, sinó una geometria de la qual tenim resultats experimentals reals a mà/publicats. En aquest cas 2), un cop determinat quin és el millor software, es podria simular el BWB d'Airbus, sabent ja bé l'ordre de magnitud de l'error.
 
Overview (resum en anglès):
Computational Fluid Dynamics (CFD) has become a fundamental tool in the field of aerodynamics, allowing researchers and engineers to analyze complex phenomena accurately and efficiently. This bachelor's thesis aims to conduct a comprehensive comparison of two CFD software, specifically Ansys Fluent and OpenFOAM, executed in the visual graphic environment SimScale, using various Reynolds-averaged Navier Stokes (RANS) turbulence models, and compare the obtained results with those from a wind tunnel.

The specific objectives of the work include: recreating the experimental conditions of the EETAC wind tunnel through detailed simulations with Ansys Fluent and SimScale; validating the accuracy of the models used by comparing the simulations with experimental data; identifying the strengths and limitations of each software in terms of accuracy, ease of use, and accessibility; and evaluating the feasibility of using personal computer applications to obtain accurate results.

The results show that the 4-equation Shear Stress Transport (SST) model is an adequate RANS method, providing results very close to those obtained in wind tunnel experiments. Ansys Fluent has demonstrated a slight superiority in terms of accuracy, but SimScale has also obtained acceptable results, making it a viable alternative for home applications. The simulations showed good agreement with the experimental data, especially regarding lift (Cl) and drag (Cd) coefficients.

In conclusion, this work has demonstrated that it is possible to obtain accurate results using various CFD software for aerodynamic simulation. These findings are particularly relevant for academic and research environments, where accessibility and ease of use of simulation tools are essential. This study underscores the importance of choosing the appropriate model and performing careful calibration to obtain reliable simulations, thus contributing to the optimization of aerodynamic designs, reduction of energy consumption, and improvement of efficiency in various industrial applications.

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