| Revista: | Ingeniería (Bogotá) |
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| Número de sistema: | 000538175 |
| ISSN: | 0121-750X |
| Autores: | Lara, Andres1 Toledo, Jonathann2 Salazar, Robert1 |
| Instituciones: | 1Universidad Nacional de Colombia, Bogotá, Arauca. Colombia 2Universidad Nacional de Colombia, Departamento de Ciencias Basicas, Bogotá, Arauca. Colombia |
| Año: | 2022 |
| Periodo: | Ene-Abr |
| Volumen: | 27 |
| Número: | 1 |
| País: | Colombia |
| Idioma: | Inglés |
| Resumen en español | Contexto: Los túneles de viento son dispositivos esenciales en el estudio de las propiedades del flujo a través de objetos y prototipos a escala. En este trabajo se presenta un estudio numérico para caracterizar un túnel de viento existente proponiendo modificaciones que buscan mejorar la calidad del flujo en la cámara de ensayos. Método: Se efectúan mediciones experimentales del campo de velocidad y distribución presión de entrada de un túnel de viento. Estos valores empíricos se usan como parámetros para definir condiciones de frontera en simulaciones. A bajas velocidades se implementa el Método de Elementos Finitos para determinar la función de corriente bajo un método de Galerkin. Se usan interpolaciones polinómicas para modificar el diseño de la sección de contracción y se realizan simulaciones numéricas para comparar resultados numéricos de flujo para el túnel de viento existente y el modificado. Resultados: Se presentan mediciones experimentales del flujo en la entrada del túnel de viento. Se determinan numéricamente el campo de velocidad y distribución de variables termodinámicas en el interior del túnel. Estos cálculos son útiles ya que experimentalmente es difícil realizar mediciones dentro del canal. Adicionalmente, se presentan cálculos numéricos de estas variables sobre el túnel bajo modificaciones en su geometría. Conclusiones: Una comparación entre estas simulaciones mostró que el flujo laminar a bajas velocidades se puede modelar como fluido incompresible e irrotacional bajo una aproximación bidimensional a lo largo de su sección longitudinal. Se observa que modificaciones en la geometría del túnel pueden mejorar el flujo en la sección de ensayos del túnel de viento en el régimen laminar. |
| Resumen en inglés | Context: Wind tunnels are essential devices in the study of flow properties through objects and scaled prototypes. This work presents a numerical study to characterize an existing wind tunnel, proposing modifications with the aim to improve the quality of the flow in the test chamber. Method: Experimental measurements of the inlet velocity and pressure distribution of a wind tunnel are performed. These empirical values are used as parameters to define boundary conditions in simulations. The Finite Element Method (FEM) at low speeds is implemented to determine the stream function by using a standard Galerkin method. Polynomial interpolations are employed to modify the contraction section design, and numerical simulations are performed in order to compare the numerical results of the flow for the existing and the modified wind tunnels. Results: Experimental measurements of the flow at the wind tunnel entrance are presented. The velocity field and distribution of thermodynamic variables inside the tunnel are numerically determined. This computations are useful since it is experimentally difficult to make measurements inside the channel. Additionally, numerical calculations of these variables are presented under modifications in the tunnel geometry. Conclusions: A comparison between these simulations show that laminar flow at low velocities can be modeled as incompressible and irrotational fluid under a bidimensional approximation along its longitudinal section. It is observed that modifications in the geometry of the tunnel can improve the flow in the test section of the wind tunnel in the laminar regime. |
| Palabras clave: | Túneles de viento, Método de Elementos Finitos, Flujo irrotacional |
| Keyword: | Wind tunnels, Finite Element Method, Irrotational flow Language: English. |
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