Simulación del comportamiento aerodinámico de un automóvil sometido a la acción del viento

Abstract

RESUMEN: Mediante este proyecto se pretende analizar, aplicando dinámica de fluidos computacional (CFD), el comportamiento aerodinámico de un automóvil que circula a 120 km/h (límite marcado por la legislación española para un turismo) y está sometido a un viento frontal adverso de 20 km/h. Para ello comenzaremos realizando el modelado en 3D, a través del software Fusion 360, del Ahmed body, el cual es un cuerpo conformado por geometrías básicas que se asemeja a grandes rasgos a la estructura de un vehículo. Este nos permitirá introducirnos en el estudio de la aerodinámica básica de un automóvil, ya que, a pesar de descuidar una serie de particularidades propias de un coche real, genera las características esenciales que debemos conocer: coeficientes de arrastre y sustentación y fenómenos del flujo (turbulencia, vorticidad, desprendimiento, recirculación). Posteriormente, crearemos dos modelos de turismo con el mayor detalle posible dentro de nuestras limitaciones, el primero (modelo 1) semejante a un vehículo actual y por tanto con una geometría más cuidada y aerodinámica, y el segundo (modelo 2) a un turismo clásico de la década de los años 80. A través de estos dos diseños conseguiremos plasmar el desarrollo aerodinámico experimentado en la industria automovilística en materia de diseño de carrocerías y compararemos las principales diferencias acontecidas en el flujo. Finalmente, partiendo de los resultados de las fuerzas de arrastre para los modelos 1 y 2, desarrollaremos el impacto que tiene el avance en el diseño aerodinámico obteniendo el ahorro energético en términos de combustible requerido para vencer a la resistencia del viento.

ABSTRACT: This project aims to analyze, using computational fluid dynamics (CFD), the aerodynamic behavior of a car travelling at 120 km / h (limit by law) and subjected to an adverse frontal wind of 20 km/h. In order to achieve this, we will begin with 3D modeling, through the Fusion 360 software, of the Ahmed body, which is made up of basic geometries that closely resembles the structure of a vehicle. This will allow us to introduce ourselves to the study of the basic aerodynamics of a car, since, despite neglecting a series of characteristics of a real car, it generates the essential characteristics that we must know: drag and lift coefficients and flow phenomena (turbulence, vorticity, detachment, recirculation). Later on, we will create two car models with as much detail as possible within our limitations, the first one (model 1) similar to a current vehicle and therefore with a more careful and aerodynamic geometry, and the second (model 2) similar to a classic tourism from the 80's. Through these two designs we will be able to capture the aerodynamic development experienced in the car industry in the field of body design and compare the main differences in the flow. Finally, based on the results of the drag forces for models 1 and 2, we will calculate the impact of the development on the aerodynamic design by obtaining the energy savings in terms of fuel required to overcome wind resistance.