El método numérico de Vortex-Lattice aplicado a la modelización de un túnel de viento

Abstract

[ES] En el presente Trabajo de Fin de Máster se realiza un estudio aerodinámico de un perfil alar a través de diversas metodologías tales como un estudio experimental, el uso de métodos numéricos que pretenden aproximarse a la solución real o la resolución analítica proveniente de distintos métodos teóricos. El principal método utilizado para el desarrollo del proyecto es el modelo denominado Vortex Lattice que consiste en la discretización de la geometría real para obtener velocidades a partir de un tipo de singularidades. Estas se relacionan con la teoría potencial, por lo que se imponen sus hipótesis tales como flujo incompresible y estacionario. Con el fin de poder contrastar los resultados de coeficiente de sustentación y momento, se ha realizado de manera paralela un estudio experimental de un modelo alar y un estudio analítico mediante la teoría de perfiles delgados y la teoría del ala larga de Prandtl. Como resultado se obtiene que el método numérico Vortex Lattice se ajusta adecuadamente con un bajo porcentaje de error a los resultados experimentales, mientras que la teoría de perfiles delgados sobreestima el coeficiente de sustentación y la teoría de alas largas lo subestima, debido a las hipótesis que asumen.

[EN] In this Final Master Thesis, an aerodynamic study of an airfoil is adressed throughout different methodologies such as an experimental study, an analytical study and the use of numerical methods that pretend to obtain an approximation of the real solution. The main method used for the development of the project is the Vortex Lattice method which consists in the discretization of the real geometry in order to derive speeds from a specific type of singularities. These are related to the potential theory, so that their hypotheses such as incompressible and stationary flow are also imposed. With the purpose of comparing the results of the lift and moment coefficient, an experimental study of an airfoil and an analytical study have been carried out in parallel with the thin airfoil theory and the Prandtl¿s lifting-line theory. As a result, it is obtained that the Vortex Lattice method fits properly with a low percentage of error to the experimental results, whereas the theory of thin airfoils overestimates the lift coefficient and the Prandtl¿s theory underestimates it.