CAPÍTULO 6 ANÁLISIS Y VALIDACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN ALGOR. En este capítulo se abarcará lo que es el análisis y validación de los resultados

Transcripción

1 CAPÍTULO 6 ANÁLISIS Y VALIDACIÓN DE RESULTADOS OBTENIDOS EN ALGOR 6.1 Introducción En este capítulo se abarcará lo que es el análisis y validación de los resultados obtenidos, los cuales serán el desarrollo de la velocidad del viento sobre la carrocería del prototipo MXT y la distribución de los vectores de velocidad con respecto al tiempo. Otros resultados serán las presiones que se presentan sobre el prototipo con respecto del tiempo y su desarrollo será observado en los diferentes pasos que se introdujeron en este análisis para así poder determinar si el modelo mostrado tiene un buen diseño aerodinámico o si su desempeño no es óptimo para el prototipo. Luego de analizar los diferentes resultados se explicará la forma en que se puede validar nuestro análisis realizado en Algor y dar las razones por las cuales se puede decir que nuestros resultados son congruentes con la realidad. Se tiene que mostrar paso por paso cada uno de los resultados para poder tener una mejor perspectiva de cómo se va desarrollando el flujo del viento con respecto del tiempo, y así obtener un mejor análisis y conclusiones de los mismos. 75

2 6.2 Análisis de las Velocidades y sus Vectores Después de terminar el análisis se tiene que pasar a la interfase de resultados, explicada en el capítulo anterior, al pasar a esta parte se observa el modelo tridimensional que fue analizado, para poder observar los resultados de mejor manera, se tiene que realizar un corte del modelo en el plano YZ. Ver Figura (6.1). Figura 6.1 Corte del plano YZ Posteriormente se seleccionará la vista YZ left y así poder ver como se desarrollan las velocidades del viento sobre el perfil de la carrocería y así poder evaluar su desempeño a partir de estos resultados. Ver Figura (6.2). 76

3 Figura 6.2 Vista del plano YZ A continuación se mostrarán los resultados de las velocidades en cada uno de sus pasos, para observar como cambian las velocidades y se distribuye el viento sobre la carrocería en cada uno de los pasos, se puede ver que las velocidades máximas se concentran en la cabina y la parte de arriba de la carrocería, así como también en la parte de enfrente de lo que es el cofre, como máximo valor 13 m/s aproximadamente, las velocidades mínimas se distribuyen en la parte de abajo del prototipo y al comienzo en la parte de atrás de la cabina, con un valor mínimo de 3 m/s aproximadamente. Conforme va desarrollándose el flujo, se puede ver que las velocidades se empiezan a distribuir más cerca de la carrocería en la parte trasera del prototipo, al final de este análisis se observa la distribución del flujo de viento como se va desarrollando en cada uno de los pasos, además de que las velocidades máximas pasan por encima del modelo, por lo que su desempeño aerodinámico se considera bueno, ya que reduce las fuerzas de arrastre que son producidas por el flujo del viento. 77

4 Figura 6.3 Desarrollo de las Velocidades del Flujo de Aire en la Dirección del eje Y paso 1-30 Figura 6.4 Desarrollo de las Velocidades del Flujo de Aire en la Dirección del eje Y paso

9 Figura 6.13 Desarrollo de las Velocidades del Flujo de Aire en la Dirección del eje Y paso Figura 6.14 Desarrollo de las Velocidades del Flujo de Aire en la Dirección del eje Y paso

19 Como se mencionó anteriormente, se puede observar como las velocidades que resultaron del análisis se van distribuyendo y en que partes del modelo se concentran conforme se avanzan los pasos y se observa que el flujo tiene una buena distribución sobre el modelo mostrado, esto significa que el diseño aerodinámico tiene un buen desempeño en el resultado de este análisis en específico, aunque se pueden realizar mejoras al diseño para optimizar el desempeño. A continuación se mostrarán los resultados de la magnitud nodal de los vectores de velocidad, para observar como es la distribución de los mismos en tres dimensiones, en lo que es la parte de enfrente, trasera, debajo y encima de la carrocería, así como en la parte del costado izquierdo del prototipo, teniendo como máxima magnitud de 48 m/s y como mínima de 0 m/s y de igual manera que los resultados anteriores se mostrará cada uno de los pasos que involucraron el análisis. Figura 6.33 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso

20 Figura 6.34 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso 2-30 Figura 6.35 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso

24 Figura 6.42 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso Figura 6.43 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso

34 Figura 6.62 Desarrollo de la Magnitud de los Vectores de Velocidad en 3 Dimensiones paso Se puede observar en los primeros pasos de estos resultados que la máxima magnitud nodal de los vectores se encuentran en la parte delantera y en los últimos pasos en la parte trasera, aunque es un solo vector el que se encuentra en cada uno de los casos, se puede mejorar el diseño para reducir la velocidad de los vectores que se encuentran en estos puntos. También se observa que la distribución del flujo, es bueno a un costado del modelo mostrado y esto ayuda a que tenga un mejor desempeño y disminuya así las fuerzas de arrastre que se generan. 108

35 6.3 Análisis de las Presiones Es importante analizar las presiones que produce el flujo del viento para poder ver si se tiene un buen diseño aerodinámico, se tiene que observar en que partes se concentran las mayores presiones para ver si el desempeño es óptimo o necesita mejoras para que tenga un mejor desempeño. De la misma manera que los resultados anteriores, se mostrarán los diferentes pasos obtenidos del análisis para observar el desarrollo de las presiones y en que puntos se concentran a medida que se avanza. En este análisis la máxima presión que se obtuvo es de 697 N/(m^2) y la mínima es de -454 N/(m^2), conforme va avanzando el tiempo se observa que las presiones disminuyen. Figura 6.63 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso

36 Figura 6.64 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso 2-30 Figura 6.65 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso

40 Figura 6.72 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso Figura 6.73 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso

50 Figura 6.92 Desarrollo de las Presiones en Dirección del eje Y paso se puede ver en los resultados las presiones máximas se concentran en lo que es la parte delantera del modelo, y se puede ver que conforme se va aumentando la velocidad la presión disminuye, otra parte donde se concentran es en la parte superior de la cabina, también se presentan pequeñas presiones en la parte inferior del diseño lo y en la parte trasera. Se debe mejorar la parte delantera para poder reducir y distribuir de mejor manera las presiones que se presentan en esta parte, ya que esto puede aumentar el coeficiente y las fuerzas de arrastre, disminuyendo así el desempeño aerodinámico. Con cada uno de los resultados mostrados se puede observar en que puntos y en que momento se concentran las velocidades y las presiones que se obtuvieron del análisis, se muestra cada uno de los pasos para poder evaluar de una mejor manera los diferentes eventos que se presentan conforme avanza el flujo. 124

51 6.4 Validación de los Resultados Para poder decir que los resultados obtenidos son válidos y congruentes, se realizó un análisis de una geometría sencilla, con la cual podemos comparar las gráficas del coeficiente de arrastre contra el número de Reynolds, ya que se puede encontrar esta gráfica en los libros de texto. Con el prototipo del MXT no se puede realizar esto ya que su coeficiente de arrastre no se puede encontrar en los libros de texto. La geometría que se utilizó para esta finalidad es la de un cilindro bajo las mismas condiciones, las dimensiones del cilindro, las propiedades del aire y las fórmulas que se utilizaron para la obtención del número de Reynolds, se muestran a continuación. A= 0.02 m² D= 0.1 m L= 0.2 m Tabla 6.1 Dimensiones del Cilindro Aire ρ= 1.2 kg/m³ ν= 1.50E-05 m²/s Tabla 6.2 Propiedades del Aire L/D C D Tabla 6.3 Coeficientes de Arrastre de un Cilindro 125

52 V D Re = (6.1) ν V (m/s) Re E E E E E E E E E E+05 Tabla 6.4 Resultados del número de Reynolds Con estos resultados que se obtuvieron después de realizar el análisis en el software, se grafican los coeficientes de arrastre y el número de Reynolds para poder compararla con la gráfica que se encuentra en los libros de texto, donde se observa que los valores obtenidos para los diferentes números de Reynolds son similares a los que se presentan en la Figura (6.94). Cd/Re Cd Series E E E E E+04 Re Figura 6.93 Gráfica de comparación Cd contra Reynolds 126

53 Figura 6.94 Coeficiente de arrastre para superficies lisas (Ref. [5]) Se puede observar que la gráfica hecha con los números de Reynolds calculados es muy parecida a la del libro en donde se muestra el comportamiento del cilindro, que compara el coeficiente de arrastre contra el número de Reynolds, de esta manera se puede decir que los resultados que se obtuvieron del análisis con el software Algor del prototipo MXT son válidos y congruentes. 127