FUNCIONAMIENTO DE LOS TUNELES DE VIENTO Y SU APLICACIÓN EN EL DISEÑO AERODINAMICO

ESCUELA POLITECNICA NACIONAL

INGENIERIA MECANICA

MECANICA DE FLUIDOS II

Nombre: Jaime Zagal

Fecha: 23-10-2014

CONSULTA # 1

FUNCIONAMIENTO DE LOS TUNELES DE VIENTO Y SU APLICACIÓN EN EL DISEÑO AERODINAMICO

TUNEL DE VIENTO

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Un túnel de viento es una herramienta utilizada en la investigación aerodinámica para estudiar los efectos del aire que se mueve objetos sólidos últimos. Un túnel de viento consiste en un conducto tubular cerrada con el objeto bajo prueba montado en el centro. Un sistema potente ventilador empuja el aire más allá del objeto, el ventilador debe haber enderezado paletas para suavizar el flujo de aire. El objeto de prueba está equipado con un equilibrio sensible para medir las fuerzas generadas por el flujo de aire, o bien, el flujo de aire puede tener humo u otras sustancias inyectadas para hacer las líneas de flujo alrededor del objeto visible. Aeronaves o vehículos a escala real a veces son probados en grandes túneles de viento, pero estas instalaciones son caros de operar y algunas de sus funciones han sido asumidas por los modelos informáticos. Además de los vehículos, túneles de viento se utilizan para estudiar el flujo de aire alrededor de las grandes estructuras tales como puentes o edificios de oficinas. Los primeros túneles cerrados fueron inventados en 1871, grandes túneles de viento fueron construidos durante la Segunda Guerra Mundial.

Teoría de funcionamiento

Los túneles de viento se propusieron primero como un medio de estudio de vehículos en vuelo libre. El túnel de viento fue concebido como un medio de revertir el paradigma habitual: en lugar de la posición del aire quieto y la aeronave se mueve a velocidad a través de él, se obtiene el mismo efecto si la aeronave se detuvo y el aire se movió a una velocidad pasado. De esa manera un observador estacionario podría estudiar la aeronave en la acción, y podría medir las fuerzas aerodinámicas que se imponen a la aeronave.

Más tarde, el estudio de túnel de viento entró en su propio: los efectos del viento sobre el hombre hizo las estructuras u objetos necesitan ser estudiados cuando los edificios se hicieron lo suficientemente alto como para presentar grandes superficies al viento, y las fuerzas resultantes tenían que ser resistido por el interior del edificio estructura. La determinación de tales fuerzas se requería antes de los códigos de construcción podrían especificar la resistencia requerida de tales edificios y tales pruebas seguir utilizándose para edificios grandes o inusuales.

Más tarde, las pruebas de túnel de viento fue aplicado a los automóviles, no tanto para determinar las fuerzas aerodinámicas en sí, sino más para determinar formas de reducir la potencia necesaria para mover el vehículo en la vía a una velocidad dada. En estos estudios, la interacción entre la carretera y el vehículo juega un papel importante, y esta interacción debe tenerse en cuenta a la hora de interpretar los resultados de las pruebas. En una situación real de la carretera se está moviendo en relación con el vehículo, pero el aire es inmóvil en relación con la calzada, pero en el túnel de viento, el aire se mueve en relación a la calzada, mientras que la carretera es inmóvil en relación con el vehículo de prueba. Algunos de los túneles de viento del automóvil-de prueba han incorporado correas móviles bajo el vehículo de prueba, en un esfuerzo para aproximar la condición real.

¿Cómo funciona?

El aire es soplado o aspirado a través de un conducto equipado con un puerto de visualización y la instrumentación donde se montan los modelos o formas geométricas para el estudio. Normalmente, el aire se mueve a través del túnel utilizando una serie de ventiladores. Para grandes túneles de viento de varios metros de diámetro, un ventilador grande no es práctico, por lo que en lugar de un conjunto de varios ventiladores se utilizan en paralelo para proporcionar suficiente flujo de aire. Debido a la gran cantidad y la velocidad de movimiento de aire necesario, los fans pueden ser alimentados por motores turbofan fijos en lugar de los motores eléctricos.

El flujo de aire creado por los ventiladores que está entrando en el túnel es en sí misma altamente turbulento debido al movimiento de la cuchilla del ventilador, por lo que no es directamente útil para mediciones precisas. El aire que se mueve a través del túnel debe estar relativamente libre de turbulencias y laminar. Para corregir este problema, las paletas de aire verticales y horizontales estrechamente espaciados se utilizan para suavizar el flujo de aire turbulento antes de alcanzar el objeto de la prueba.

Debido a los efectos de la viscosidad, la sección transversal de un túnel de viento es normalmente circular en lugar de cuadrada, ya que habrá una mayor constricción de flujo en las esquinas de un túnel cuadrado que puede hacer que el flujo turbulento. Un túnel circular proporciona un flujo suave.

El interior frente del túnel es típicamente tan suave como sea posible, para reducir la resistencia superficial y la turbulencia que podría afectar la precisión de la prueba. Incluso las paredes lisas inducen cierta resistencia al flujo de aire, por lo que el objeto que está siendo probado por lo general se mantienen cerca del centro del túnel, con una zona de separación en blanco entre el objeto y las paredes del túnel. Hay factores de corrección para relacionar los resultados de pruebas en túnel de viento con los resultados al aire libre.

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