CBL - Campus del Baix Llobregat

Projecte llegit

Títol: Diseño de un túnel de viento subsónico con sistema de control personalizado y arquitectura modular

Estudiants que han llegit aquest projecte:

Director/a: ROJAS GREGORIO, JOSEP IGNASI

Departament: FIS

Títol: Diseño de un túnel de viento subsónico con sistema de control personalizado y arquitectura modular

Data inici oferta: 04-02-2025     Data finalització oferta: 04-10-2025


Estudis d'assignació del projecte:
    DG ENG AERO/SIS TEL
    DG ENG AERO/TELEMÀT
Tipus: Individual
 
Lloc de realització: Fora UPC    
 
        Supervisor/a extern: Lluís Rovira i Leranoz
        Institució/Empresa: Protofy.xyz S.L.
        Titulació del Director/a: Ingeniería de Telecomunicaciones
 
Paraules clau:
Túnel de viento; diseño; validación; experimentos; tests; ensayos; aerodinámica; impresión 3D; automatización; IA; CFD
 
Descripció del contingut i pla d'activitats:
Descripción: En este proyecto, se propone realizar el diseño, fabricación y construcción de un túnel de viento subsónico para realización de ensayos para medidas de prestaciones aerodinámicas. Como una aplicación particular, se realizarán pruebas de control de flujo activo (AFC) mediante synthetic jet actuators (SJA) basados en el uso de membranas piezoeléctricas.
i. Diseño del túnel de viento subsónico: las tareas a realizar deben validar el hardware para poder llevar a cabo la construcción, así como los parámetros de diseño, para poder verificar en la medida de lo posible unas condiciones razonables del flujo en la cámara de ensayos.
ii. Construcción del túnel de viento: llevar a cabo la solución física del túnel para plantear un MVP que cumpla con los parámetros de diseño anteriores.
iii. Validación del funcionamiento del túnel: realizar pruebas para asegurar el flujo laminar, axial y uniforme en la cámara de ensayos, así como velocidades adecuadas para el estudio que se quiera realizar en su interior.
iv. Controlar los parámetros del túnel y su funcionamiento usando herramientas IoT de Protofy: investigación e integración de diversos sensores/actuadores que puedan controlarse con un microcontrolador.
v. Tests de SJA: realizar pruebas con SJA basados en membranas piezoeléctricas alimentadas con generador de funciones, para controlar de manera sencilla los SJA antes de integrarlos.
vi. Integración de un actuador SJA en un perfil aerodinámico: integración del actuador SJA en un perfil aerodinámico donde su hardware no impida el correcto funcionamiento del actuador ni afecte negativamente al rendimiento del perfil.
vii. Verificación y test conjunto de actuadores SJA en perfil aerodinámico usando el túnel de viento: testear los sensores integrados con el túnel de viento y verificar que los SJA permiten regular dinámicamente la capa límite del perfil estudiado.
 
Overview (resum en anglès):
This project presents the design, development, and validation of an experimental platform aimed at studying small-scale aerodynamic phenomena. The project includes the construction of a modular subsonic wind tunnel, the development of a Synthetic Jet Actuator (SJA), and the automation of the entire system through a custom control interface built using Vento Studio. It addresses the need for accessible, replicable, and educational testing tools in academic environments, enabling experimentation with fundamental aerodynamic principles without relying on complex equipment.
The wind tunnel was designed under constraints of budget, portability, and the ability to conduct visible and quantifiable experiments. A semi-open return and suction configuration was adopted, with a modular architecture comprising a test section, contraction nozzle, diffuser, and settling chamber, primarily manufactured via 3D printing. The power unit consists of an extraction fan, which draws air through the tunnel and operates at 124 W. CFD simulations (conducted in ANSYS Fluent) guided the design process, validating uniform flow conditions with speeds up to 7,8 m/s, turbulence intensity below 2,5%, and a maximum Reynolds number close to 1e5.
An SJA was constructed using a piezoelectric buzzer oscillating at its resonance frequency (typically 2800 +/- 300 Hz), housed in a custom-designed casing manufactured in high-resolution resin. The actuator was validated in isolation, confirming its functionality without external moving parts. Although it was physically integrated into an HAWT-type aerodynamic profile, its functional validation remains pending and is considered a priority for future project stages.
System automation was implemented using an ESP32-S3 microcontroller, along with pressure, temperature, and velocity sensors, and an interface developed on the Vento Studio platform. A custom printed circuit board was designed to integrate and simplify the system. The MQTT protocol was adopted for real-time communication, including an AI-based assistant to facilitate user interaction with the system.
The final system is low-cost, scalable, educational, and reproducible. Its primary applications include academic use, validation of aerodynamic concepts, and serving as a foundation for future research in aerodynamics and fluid mechanics. Future work will focus on functional testing with integrated SJAs, improvements to the interface and control system, reduction of internal tunnel roughness, and enhancement of surface finish quality.

© CBLTIC Campus del Baix Llobregat - UPC