Estudio aerodinámico de perfiles alares NACA con CFD

Abstract

RESUMEN: En el presente proyecto de fin de grado, se pretende abordar el estudio aerodinámico de varios perfiles alares NACA, desde el punto de vista de su eficiencia aerodinámica, que depende de la fuerza de sustentación y de la de arrastre. En primer lugar, se hará una breve introducción a la aerodinámica, introduciendo al lector a que adquiera unas pequeñas nociones sobre esta rama de la mecánica de fluidos. En segundo lugar, se van a introducir unas nociones básicas sobre la dinámica de fluidos computacional (CFD), donde se utilizará el Ansys Fluent, un programa basado en métodos numéricos, para resolver, entre otras cosas, problemas de mecánica de fluidos. Posteriormente, se utilizará este programa para realizar la simulación de 3 perfiles alares NACA a velocidad crucero y para distintos ángulos de ataque. Una vez simulados estos perfiles, se graficarán las fuerzas de sustentación y arrastre con sus respectivos coeficientes y se obtendrán los valores de eficiencia aerodinámica de cada perfil. Estas 3 gráficas serán comparadas para ver cuál de los 3 perfiles se comporta mejor aerodinámicamente hablando. Una vez elegido el perfil se le realizarán simulaciones para distintas velocidades, y distintos ángulos de ataque para cada una de las velocidades. Todos estos resultados se graficarán a través de una superficie 3D, y se decidirá cuáles son las condiciones óptimas de vuelo. Finalmente, se realizará un estudio de este perfil en régimen transónico, y se sacarán conclusiones sobre si es viable este tipo de aplicación para el perfil NACA estudiado

ABSTRACT: The present final degree project, is intended to approach an aerodynamical study of different NACA airfoil profiles, from the point of view of their aerodynamical efficiency which depends on the lift force and the drag force. Firstly, there will be a short introduction about aerodynamic, in order to introduce the reader on some concepts about this branch of Fluid Mechanics. Moreover, some concepts about computational fluid dynamics (CFD) will be introduced. Ansys Fluent, a program based in numerical methods will be used in this project to solve fluid mechanics problems. Ansys fluent will be used to simulate 3 NACA airfoil profile to cruise speed and different attack angles. Graphics of lift force, drag force, their respective coefficients and the values of aerodynamical efficiency will be obtained. These 3 graphics will be compared in order to know which airfoil profile is better aerodynamically. When the profile has been chosen, different simulations will be made to know how the profiles behave to different velocities and different attack angles for each velocity. These results will be showed in a 3D graphic to decide the optimal flight conditions. Furthermore, this airfoil profile will be studied in transonic conditions, and lastly, the conclusions about the viability of this type of application on the NACA profile will be obtained.