Estudio de la interacción fluido-estructura en placas delgadas

Abstract

[ES] Este proyecto tiene como objetivo realizar un análisis de interacción fluido estructura de placas de pequeño espesor. Para ello se ha comenzado con el diseño de una placa de geometría rectangular unida a una barra que genera turbulencia. A partir de este diseño se realizan dos estudios. En primer lugar se realiza un caso estacionario mediante un estudio CFD utilizando como software Ansys Fluent, con el fin de obtener el campo de presiones del fluido al que se encuentra sometida la placa. A continuación se analiza la placa estructuralmente, aplicando este campo de presiones obtenido sobre la placa y realizando un análisis modal en Ansys con el objetivo de determinar las frecuencias naturales. Una vez analizado el problema estacionario, se realiza un caso transitorio ya que el fenómeno de la turbulencia no es estacionario, pues su comportamiento varía con el tiempo. En este caso se realiza un estudio de la evolución temporal del campo de presiones del fluido para posteriormente hallar la respuesta armónica de la placa. Finalmente, se repite el proceso variando la geometría inicial de la placa, así como la longitud de la placa rectangular para analizar cómo varían los resultados obtenidos en función de la geometría y se verifican los resultados experimentalmente

[EN] This project aims to perform a fluid-structure interaction analysis of thin plates. To do that, we have started with the design of a rectangular geometry plate attached to a bar that generates turbulence. Based on this design, two studies are carried out. First, a steady case is performed by doing a CFD study using Ansys Fluent software, in order to obtain the pressure field of the fluid. After that, the plate is analyzed structurally, performing a modal analysis in order to determine the natural frequencies. Once the stationary problem is analyzed, a transient case is made because the process is not steady. In this case, a study of the temporal evolution of the fluid pressure field is carried out to find the plate harmonic response. Finally, this process is repeated varying the initial geometry of the plate, as well as the length of the rectangular plate, to analyze how the results obtained vary according to geometry.

[VL] Aquest projecte t´e com a objectiu realitzar una an`alisi d’interacci´o fluid-estructura de plaques de petit espessor. Amb aquest fi s’ha comen¸cat per dissenyar una placa inicial de geometria rectangular unida a una barra que genera turbul`encia. A partir d’aquest disseny es realitzen dos estudis. En primer lloc es realitza un cas estacionari per mitj`a d’un estudi CFD utilitzant el software Ansys Fluent, a fi d’obtindre el camp de pressions del fluid al qual es troba sotmesa la placa. A continuaci´o s’analitza la placa estructuralment, realitzant una an`alisi modal amb l’objectiu de determinar les freq¨u`encies naturals. Una vegada analitzat el problema estacionari, es realitza un cas transitori at`es que el proc´es no ´es estacionari, perqu`e el seu comportament varia amb el temps. En aquest cas es realitza un estudi de l’evoluci´o temporal del camp de pressions del fluid per a posteriorment trobar la resposta harm`onica de la placa. Finalment, es repetix el proc´es variant la geometria inicial de la placa, aix´ı com la longitud de la placa rectangular per a analitzar com varien els resultats obtinguts en funci´o de la geometria.