Determinación de los coeficientes globales de fuerza y sustentación en el cuerpo de Ahmed aplicando modelos numéricos y en túnel de viento con modelo reducido

Abstract

El cuerpo de Ahmed es un modelo de vehículo terrestre simplificado, utilizado para investigar la influencia de la estructura del flujo en la resistencia aerodinámica. El estudio del escurrimiento tridimensional alrededor de este cuerpo, es de relevancia en la industria automotriz, evidenciada en mejoras en el consumo energético con la reducción de la resistencia aerodinámica o la estabilidad del vehículo al optimizar las formas del vehículo. La ejecución de un buen diseño aerodinámico requiere de un buen conocimiento de las características del flujo y cómo la aerodinámica es modificada por cambios en la forma del cuerpo. En este trabajo se realiza la comparación de coeficientes de arrastre y sustentación obtenidos de ensayos experimentales en túnel de viento y de modelos numéricos del cuerpo de Ahmed; la simulación numérica es realizada por el método de volúmenes finitos (FVM) en condiciones de flujo externo, turbulento, incompresible y tridimensional, donde el escurrimiento sobre el cuerpo simulado será estacionario. El estudio permite reproducir una amplia gama de estructuras turbulentas características en vehículos terrestres, resultando de interés la extrapolación de resultados e inferencia a configuraciones aerodinámicas de vehículos en la industria. Se adoptan distintos tipos de elementos para celdas base del mallado del dominio computacional, se densifica las mallas en zonas de deformación y aceleración del flujo turbulento, efectos producidos por detalles del cuerpo, donde se incluye en el mallado el control de calidad global y local sobre la capa límite. Se obtienen coeficientes adimensionales de arrastre (Cd) y sustentación (Cl) utilizando los programas de ANSYS Fluent y OpenFOAM. Los resultados son contrastados con datos experimentales del cuerpo de Ahmed ensayados en túnel de viento de Laboratorio de Aerodinámica, Facultad de Ingeniería (UNNE) y de datos de referencia publicados en bibliografía específica.