Análisis numérico de la influencia de obstáculos en el comportamiento aeroelástico de un perfil aerodinámico

Abstract

[ES] El presente trabajo tiene por finalidad el análisis de la respuesta aeroelástica de un perfil aerodinámico NACA0012 afectado por un obstáculo mediante CFD. Para ello, se hace uso de un software comercial, STAR-CCM+.

En primer lugar, se realiza un estudio de la aerodinámica, tanto del perfil aislado, como afectado por la presencia de la estela producida por un obstáculo. Seguidamente, mediante la introducción de un grado de libertad al perfil, en este caso, el giro a torsión, se lleva a cabo el análisis del comportamiento aeroelástico, así como del fenómeno de divergencia, en función de la rigidez a torsión del perfil, comparando los resultados obtenidos con soluciones analíticas. La modelización aeroelástica se efectúa mediante DFBI, que incorpora STAR-CCM+, y que permite simular la interacción dinámica entre el fluido y el perfil.

Así mismo, y bajo la influencia nuevamente de la estela generada por un obstáculo, se estudia la respuesta aeroelástica del perfil. El análisis de la divergencia también se realiza en función de la rigidez a torsión del perfil aerodinámico.

Por último, se compara el comportamiento del perfil tanto de forma aislada como bajo la interferencia de la estela generada por un obstáculo, inicialmente sin ningún grado de libertad, y después considerando el giro a torsión.

[EN] The purpose of this report is to analyze the aeroelastic response of a NACA0012 airfoil affected by an obstacle using CFD. To achieve this, the commercial software STAR-CCM+ is employed.

Firstly, an aerodynamics study is conducted, on both the isolated airfoil and the one impacted by the wake generated by an obstacle. Following that, by introducing a degree of freedom to the airfoil, in this case, torsional twist, a study of the aeroelastic behavior is carried out, as well as the phenomenon of divergence, based on airfoil torsion stiffness, comparing these results with analytic ones. The aeroelastic modeling is implemented through DFBI, incorporated in STAR-CCM+, which allows to simulate the dynamic interaction between the airfoil and the fluid.

Moreover, under the influence again of the wake caused by an obstacle, the aeroelastic response is examined. The analysis of divergence is also undertaken as a function of the torsional stiffness of the airfoil.

Finally, a comparison is made between the behavior of the isolated airfoil and its response under the effect of the wake generated by an obstacle, initially with no degrees of freedom and then considering torsional twist.