Diseño y simulación numérica de un túnel de viento subsónico compacto para flujos atmosféricos

Abstract

En el presente trabajo se detalla el procedimiento seguido para el diseño de un Túnel de Viento subsónico de circuito cerrado con cámaras de prueba Aerodinámica y de Capa Límite Atmosférica para el Laboratorio de Energías Renovables de la Universidad Técnica Federico Santa María. El diseño final está pensado en una versión prototipo a escala con la nalidad de reducir las pérdidas de carga, separaciones de flujo, costos de inversión y operación, complejidad constructiva y mantener dimensiones apropiadas para el laboratorio. El trabajo abarca desde recomendaciones, ecuaciones semi-empíricas y estándares hasta simulación computacional a través de ANSYS Fluent. El resultado fue un Túnel de Viento con capacidad de generar un flujo perpendicular de 29,1[m=s] en una cámara de pruebas aerodinámica de dimensiones 375x375x750[mm] y un flujo perpendicular de 7,4[m=s] en la cámara de pruebas de capa límite atmosférica en una cámara de pruebas de 750x750x3.430[mm], el cual se puede ajustar a un per l escalado de capa límite atmosférica a través del uso de espiras y elementos de rugosidad. El costo estimado de equipos y materiales es de 2 millones de pesos. Este Túnel de Viento permitirá a docentes y estudiantes de la universidad hacer ensayos de modelos aeronáuticos y estructuras que enfrenten per les atmosféricos. The present report details the proceeding for the design of a Subsonic Closed-Loop Wind Tunnel with an Aerodynamic test section and an Atmospheric Boundary Layer test section for the Renewable Energies Laboratory of Universidad Técnica Federico Santa María. The nal design is meant for a scaled prototype version with the purpose of reducing pressure losses, ow separation, investment and operational costs, construction complexity and mainteining proper dimensions for the laboratory. The work encompasses recommendations, semi-empiric equations, standards to numerical simulation using ANSYS Fluent. The result was a Wind Tunnel capable of generating perpendicular ow of 29.1[m=s] in the 375x375x750[mm] aerodynamic test section and a perpendicular ow of 7.4[m=s] in the 750x750x3,430[mm] atmospheric boundary layer test section, which can be adapted to a scaled atmosferic boundary layer using spires and roughness elements. The estimated cost of equipment and materials is 2 million chilean pesos. This Wind Tunel will allow scholars and students of the university to perform tests with aerodynamic models and structures facing atmospheric pro les.