Uso de dinámica de fluidos computacional para la obtención de coeficientes de arrastre eólicos

Abstract

En el presente trabajo, se describen de manera general las características de un fluido, los conceptos básicos de un flujo, la definición de turbulencia y la manera en que ésta se puede representar en una simulación realizada por medio de la Dinámica de Fluidos Computacional (DFC). Adicionalmente, se presenta una metodología de cálculo y obtención de coeficientes de arrastre eólicos, empleando la DFC, para cilindros con diversas relaciones de aspecto (longitud/diámetro). Los análisis se realizaron con la ayuda del paquete comercial ANSYS Workbench, versión 11.0, ANSYS Inc., el cual incluye un módulo especializado en la resolución de problemas de interacción fluido-estructura, capaz de realizar análisis lineales, no lineales, modales, espectrales, estacionarios, transitorios, etc. Finalmente, se presenta un ejemplo detallado de la utilización de dicho paquete comercial, así como las ventajas y desventajas que representa su uso ante las pruebas en túnel de viento y su aplicación a estructuras en escala real.

In the present work, there are described in a general manner, the characteristics of a fluid, the basic concepts of a flow, the definition of turbulence and the way that it can be represented in a simulation by means of Computational Fluid Dynamics (CFD). Furthermore, it is presented a methodology for calculating and obtaining drag coefficients due to wind, by using CFD, for cylinders with several aspect ratios (large/diameter). The analysis were performed with the aid of the commercial package ANSYS Workbench, version 11.0, ANSYS Inc., which includes a module specialized in the solution of fluid-structure interaction problems, that has the ability to carry out linear, non-linear, modal, spectral, stationary and transient analyses. Finally, it is presented a detailed example about the use of the mentioned software, as well as the advantages and disadvantages that this methodology represents against wind tunnel testing and its application on real scale structures.