Análisis del comportamiento aerodinámico de un autobús en condiciones de viento frontal

Abstract

En primer lugar, hemos creado un modelo de autobús para estudiar su comportamiento aerodinámico, es decir, los esfuerzos aerodinámicos que se producen y zonas de turbulencia y recirculación, y partir de este modelo, hemos creado otros tres modelos con un diseño más simplificado siguiendo un orden de menor a mayor simplicidad en cuanto a elementos que los forman y a la geometría diseñada en los mismos. En segundo lugar, les hemos aplicado a los cuatro el método de los volúmenes finitos con CFD (Dinámica de Fluidos Computacional), para ello, hemos asignado un dominio computacional y un mallado a cada modelo, seguido de una asignación de material fluido (aire) al dominio computacional, después hemos aplicado condiciones de contorno a la superficie de la carrocería del autobús y a los elementos que lo constituyen tales como ruedas, espejos y otros, y también aplicamos estas condiciones de contorno al entorno computacional, como a la entrada del dominio, a su salida, a la carretera…A continuación, entrarán en juego las ecuaciones de conservación y de transporte, para resolver el flujo de fluido que envuelve a nuestros autobuses y sacar información de cada caso, lo que llamaremos información de post-procesado. En tercer lugar, someteremos a los cuatros modelos a examen y valoraremos sus comportamientos aerodinámicos en base a resultados numéricos e información gráfica de post-procesado, donde concluiremos, que la primera simplificación es apta para seguir con el estudio y el análisis, puesto que a efectos prácticos puede sustituir al modelo base. En cuarto lugar, someteremos a diferentes condiciones de viento frontal a este modelo simplificado, al que nos referiremos como modelo 2, y calcularemos los diferentes esfuerzos producidos que serán fuerzas aerodinámicas y momentos aerodinámicos, como el momento de cabeceo a partir de la determinación del centro aerodinámico y de la estimación del centro de gravedad, que se producen en él debido a tales condiciones de viento, e incluso, veremos cómo cada parte del mismo se siente afectada por los efectos aerodinámicos más importantes, como el de arrastre, lo cual no quiere decir, que sean las responsables de que se produzcan. Paralelamente al paso de los puntos anteriores, hemos ido aportando sustento teórico donde damos los fundamentos físicos que rigen el comportamiento del problema y explicamos desde el punto de vista teórico la imposibilidad de resolverlo con otros métodos que se podrían emplear para afrontar el problema, como el análisis dimensional.