Estudio sobre elementos aerodinámicos aplicado a automóviles de competición

Abstract

[spa] El TFG analiza cuales son los efectos aerodinámicos de un perfil NACA 0012 con y sin flap Gurney, desde el enfoque del automovilismo de competición. En primer lugar, se trabajan los conceptos teóricos que más adelante permitirán explicar los fenómenos y fuerzas que se desarrollan en el fluido. A continuación, se hace un análisis numérico y experimental del perfil, mediante el uso del programa de simulación AnsysTM y de las instalaciones del canal de agua del IMEDEA. Seguidamente, los resultados obtenidos de las dos herramientas empleadas permiten ver como se comporta el flujo alrededor del perfil con y sin flap Gurney. Permitiéndonos ver, como el aumento del ángulo de ataque afecta al campo de presiones y velocidades, implicando un aumento de la sustentación. Por otro lado, se ha visualizado la formación de estelas y vórtices que produce la inclusión del flap Gurney, y las ventajas y desventajas aerodinámicas en función de su tamaño. Donde el aumento del flap Gurney, viene acompañado de mayor carga aerodinámica pero de mayor fuerza de resistencia. Por último, se hace un análisis global de los resultados y se comenta los aspectos a mejorar, como el empleo de un mayor número de piezas o haber escalado bien los análisis, para que puedan ser comparables y llegar a resultados más conclusivos

[cat] El TFG analitza quins són els efectes aerodinàmics d’un perfil NACA 0012 amb i sense flap Gurney, des de l’enfocament de l’automobilisme de competició. En primer lloc, es treballen els conceptes teòrics que més endavant permetran explicar els fenòmens i forces que es desenvolupen en el fluid. A continuació, es fa una anàlisi numèrica i experimental del perfil, mitjançant l’ús del programa de simulació AnsysTM i de les instal·lacions del canal d’aigua de l’IMEDEA. Seguidament, els resultats obtinguts de les dues eines emprades permeten veure com es comporta el flux al voltant del perfil amb i sense flap Gurney. Això ens permet veure com l’augment de l’angle d’atac afecta el camp de pressions i velocitats, implicant un augment de la sustentació. D’altra banda, s’ha visualitzat la formació d’esteles i vòrtexs que produeix la inclusió del flap Gurney, així com els avantatges i desavantatges aerodinàmics en funció de la seva mida. On l’augment del flap Gurney ve acompanyat de major càrrega aerodinàmica però també de més força de resistència. Finalment, es fa una anàlisi global dels resultats i es comenten els aspectes a millorar, com l’ús d’un major nombre de peces o haver escalat correctament les anàlisis, per tal que puguin ser comparables i arribar a resultats més concloents.

[eng] The TFG analyzes the aerodynamic effects of a NACA 0012 airfoil with and without a Gurney flap, from the perspective of competitive motorsport. First, theoretical concepts are developed, which will later help explain the phenomena and forces that occur in the fluid. Then, a numerical and experimental analysis of the airfoil is conducted, using the AnsysTM simulation software and the water tunnel facilities at IMEDEA. Next, the results obtained from the two tools used show how the flow behaves around the airfoil with and without the Gurney flap. This allows us to see how the increase in angle of attack affects the pressure and velocity fields, resulting in an increase in lift. On the other hand, the formation of wakes and vortices caused by the inclusion of the Gurney flap has been observed, as well as the aerodynamic advantages and disadvantages depending on its size. The increase in Gurney flap size is accompanied by higher aerodynamic load but also greater drag force. Finally, a global analysis of the results is performed, and improvements are suggested, such as using a greater number of components or properly scaling the analyses to ensure they are comparable and lead to more conclusive results