Análisis de diferentes configuraciones aerodinámicas del Porsche 911 GT3 mediante técnicas CFD

Abstract

[ES] Este trabajo consiste en el estudio de cómo afecta aerodinámicamente la implantación de un alerón con diferentes grados de incidencia sobre un coche. Para obtener los datos necesarios, se necesita un modelo en CAD del coche a estudiar y un programa de elementos finitos que calcule las fuerzas necesarias.

Partiendo del modelo en CAD, y para adecuarse a los límites que nos impondrá el programa de análisis, se procederá a modificar la geometría en el programa SolidWorks® hasta conseguir un sólido simplificado del modelo original. Tras este paso, se importará el sólido al programa de análisis ANSYS®. Con la extensión Geometry®, se obtiene un volumen mediante la creación de un cubo de aire de donde se sustrae un espacio equivalente al sólido del vehículo. El siguiente paso es la creación de la malla con la extensión Mesh®, primero se someterá el volumen de aire creado previamente a un estudio de malla para comprobar la relación entre el tamaño de malla y el resultado, y después se creará la malla que se utilizará en el análisis. Una vez mallado el volumen, se analizará en Fluent®, donde se obtendrán las fuerzas que aparecen sobre el coche, de las que se obtienen los coeficientes aerodinámicos. Una vez se tienen estos datos, y mediante un modelo dinámico, se obtendrán las velocidades máximas de cada caso de estudio.

Con los datos de velocidades, se aplicarán estos datos al caso práctico del tiempo empleado en dar una vuelta a un circuito de carreras.

[EN] This work consists on the study of how aerodynamically affects the implantation of a spoiler with different degrees of incidence on a car. To obtain the necessary data, it is necessary a CAD model of the car to study and a finite elements program that calculates the necessary forces.

Starting from the CAD model, and to fit in the limits imposed by the analysis program, the geometry will be modified in the SolidWorks® program until a simplified solid of the original model is obtained. After this step, the solid will be imported into the ANSYS® analysis program. With the extension Geometry®, a volume is obtained by creating an air cube from a space equivalent to the solid of the vehicle is subtracted. The next step is to create the mesh with the Mesh® extension, first the previously created volume of air will be subjected to a mesh study to check the relationship between the mesh size and the result, and then the mesh to be used in the analysis will be created. Once the volume is meshed, it will be analyzed in Fluent®, where the forces that appear on the car will be obtained, from which the aerodynamic coefficients are acquired. Once these data are obtained, using a dynamic model, the maximum velocities of each case will be calculated.

With the velocity data, it will be applied to the practical case of the time spent in one lap on a race circuit.

[CAT/VA] Aquest treball consisteix en l’estudi de com afecta aerodinàmicament la implantació d’un aleró amb diferents graus d’incidència sobre un cotxe. Per a obtindre les dades necessàries, es necessita un model en CAD del cotxe a estudiar i un programa d’elements finits que calcule les forces necessàries. Partint del model en CAD, i per a adequar-se als límits que ens imposarà el programa d'anàlisi, es procedirà a modificar la geometria en el programa SolidWorks® fins a aconseguir un sòlid simplificat del model original. Després d'aquest pas, s'importarà el sòlid al programa d'anàlisi ANSYS®. Amb l'extensió ANSYS Geometry®, s'obté un volum per mitjà de la creació d'un cub d'aire d’on se sostrau un espai equivalent al sòlid del vehicle. El següent pas és la creació de la malla amb l'extensió ANSYS Mesh®, primer se sotmetrà el volum d'aire creat prèviament a un estudi de malla per a comprovar la relació entre la grandària de malla i el resultat, i després es crearà la malla que s'utilitzarà en l'anàlisi. Una vegada creada la malla del volum, s'analitzarà en ANSYS Fluent®, on s'obtindran les forces que apareixen sobre el cotxe, de les que s'obtenen els coeficients aerodinàmics. Una vegada es tenen aquestes dades, i per mitjà d'un model dinàmic, s'obtindran les velocitats màximes de cada cas d'estudi Amb les dades de velocitats, s'aplicaran estes dades al cas pràctic del temps empleat a fer una volta a un circuit de carreres.