APRÈN. Portal de la producció docent del professorat de la UPC

Este estudio se centra en el análisis de las fuerzas que actúan sobre un perfil alar combinando el uso de métodos numéricos así como experimentales, para distintos ángulos de ataque. Es decir, estas fuerzas son evaluadas mediante simulaciones realizadas en el software ANSYS y, posteriormente, son medidas a través de ensayos realizados en el laboratorio del Departamento de Mecánica de Fluidos de la ETSEIB. Con el fin de garantizar una estructura coherente en el desarrollo del proyecto, se han establecido tres secciones bien diferenciadas: la introducción, el núcleo central del trabajo y, finalmente, la evaluación del proyecto junto con las conclusiones. En el primer capítulo se abarca la introducción al estudio, donde se detalla el origen y la razón que han impulsado la elección del tema que se va a tratar. Además, se definen los objetivos y el alcance del proyecto. Esta sección es esencial para un proyecto exitoso pues se establecen las bases así como la dirección a seguir. Los capítulos 2, 3 y 4 conforman el núcleo del trabajo. Estos capítulos han sido organizados según el contenido que abordan: Capítulo 2: Marco teórico. En esta sección se exponen los conceptos aerodinámicos fundamentales que resultan necesarios para comprender los fenómenos que se abordarán en capítulos posteriores. Además, se establece una base sólida en el estudio de las fuerzas que actúan sobre un perfil alar. Capítulo 3: Simulaciones numéricas. En este capítulo se llevan a cabo una serie de simulaciones para determinar las fuerzas que actúan sobre el perfil alar. Para ello, se emplea el programa Ansys Fluent. Por un lado, se va hacer un estudio exhaustivo, determinando la distribución de velocidades y presiones, sobre tres ángulos de ataque representativos: 0º, 5º y 11º. Además, se determinarán distintos gráficos de coeficientes aerodinámicos en función el ángulo de ataque, α. Todo esto mediante una metodología numérica. Capítulo 4: Metodología experimental. En esta última sección se procederá a evaluar las fuerzas a través de la realización de ensayos. Para lograrlo, en primer lugar, se va a detallar el equipo de laboratorio que se empleará y las condiciones bajo las cuales se llevará a cabo el experimento. Finalmente, y una vez obtenidos los resultados, se compararán con los obtenidos en las simulaciones previas. La fase final engloba, en primer lugar, la evaluación integral de este proyecto abarcando el análisis económico, y el estudio ambiental y de género. Esta sección permite una evaluación exhaustiva y completa del proyecto en su conjunto. Además, también se detalla la planificación temporal, asegurando así que todas las etapas se lleven a cabo de manera eficiente y coordinada. Por último, se exponen las conclusiones, donde se da respuesta a los objetivos iniciales, se interpretan los resultados obtenidos y se exponen futuras líneas de trabajo

Aquest estudi se centra en l'anàlisi de les forces que actuen sobre un perfil alar combinant l'ús de mètodes numèrics així com experimentals, per a diferents angles d'atac. És a dir, aquestes forces són avaluades mitjançant simulacions realitzades en el programari ANSYS i, posteriorment, són mesures a través d'assajos realitzats en el laboratori del Departament de Mecànica de Fluids de la ETSEIB. Amb la finalitat de garantir una estructura coherent en el desenvolupament del projecte, s'han establert tres seccions ben diferenciades: la introducció, el nucli central del treball i, finalment, l'avaluació del projecte juntament amb les conclusions. En el primer capítol s'abasta la introducció a l'estudi, on es detalla l'origen i la raó que han impulsat l'elecció del tema que es tractarà. A més, es defineixen els objectius i l'abast del projecte. Aquesta secció és essencial per a un projecte reeixit perquè s'estableixen les bases així com la direcció a seguir. Els capítols 2, 3 i 4 conformen el nucli del treball. Aquests capítols han estat organitzats segons el contingut que aborden: Capítol 2: Marc teòric. En aquesta secció s'exposen els conceptes aerodinàmics fonamentals que resulten necessaris per a comprendre els fenòmens que s'abordaran en capítols posteriors. A més, s'estableix una base sòlida en l'estudi de les forces que actuen sobre un perfil alar. Capítol 3: Simulacions numèriques. En aquest capítol es duen a terme una sèrie de simulacions per a determinar les forces que actuen sobre el perfil alar. Per a això, s'empra el programa Ansys Fluent. D'una banda, es va fer un estudi exhaustiu, determinant la distribució de velocitats i pressions, sobre tres angles d'atac representatius: 0°, 5º i 11º. A més, es determinaran diferents gràfics de coeficients aerodinàmics respecte l'angle d'atac, α. Tot això mitjançant una metodologia numèrica. Capítol 4: Metodologia experimental. En aquesta última secció es procedirà a avaluar les forces a través de la realització d'assajos. Per a aconseguir-ho, en primer lloc, es detallarà l'equip de laboratori que s'emprarà i les condicions sota les quals es durà a terme l'experiment. Finalment, i una vegada obtinguts els resultats, es compararan amb els obtinguts en les simulacions prèvies. La fase final engloba, en primer lloc, l'avaluació integral d'aquest projecte, abastant l'anàlisi econòmica, i l'estudi ambiental i de gènere. Aquesta secció permet una avaluació exhaustiva i completa del projecte en el seu conjunt. A més, també es detalla la planificació temporal, assegurant així que totes les etapes es duguin a terme de manera eficient i coordinada. Finalment, s'exposen les conclusions, on es dona resposta als objectius inicials, s'interpreten els resultats obtinguts i s'exposen futures línies de treball

L'auge de les energies renovables que s'ha viscut a les darreres dècades i la seva integració als sistemes energètics ha generat la necessitat d'estudiar els fenòmens que hi estan relacionats. Concretament, en aquest treball es focalitza sobre l'energia hidroelèctrica i sobre un tipus de màquina: les turbines-bomba. En aquest treball, es pretén dur a terme un estudi analític i experimental sobre el comporta- ment d'una estructura en forma de disc submergida en un fluid dens, com ara l'aigua. Per a això, s'estudien dos models analítics existents i àmpliament utilitzats, els resultats dels quals es contrasten amb els obtinguts al laboratori. En primer lloc, es presenta el model estructural de disc. Aquest model s'utilitza per trobar les freqüències del disc en buit i, a continuació, s'estudia la massa afegida per trobar les freqüències pròpies del disc submergit en un fluid dens, com ara l'aigua. En segon lloc, s'analitza la influència de diferents paràmetres sobre les freqüències de ressonància: les distàncies axials entre el disc i la carcassa, l'efecte de la rotació i es representa la distribució de pressions sobre el disc. En tercer lloc, es presenta l'estudi experimental dut a terme al laboratori, a on es treballa amb un disc en aigua infinita, de manera que s'exclou de l'estudi la influència dels contorns de la carcassa i es focalitza en el mateix disc. Els resultats experimentals es comparen amb els dels models analítics. La segona part del treball consisteix en un estudi de l'esmorteïment i l'energia dissipada a causa del fluid. Allà, s'hi proposa un model basat en l'amortidor ideal, la força exercida pel qual és proporcional a la separació dels seus extrems. L'objectiu d'aquesta part és trobar la raó d'esmorteïment del disc en diferents situacions (sempre en buit o amb aigua infinita) i estudiar- ne la dependència amb l'amplitud de vibració

El auge de las energías renovables que se ha vivido en las últimas décadas y su integración en los sistemas energéticos ha generado la necesidad de estudiar los fenómenos que están relacionados con ellas. Concretamente, en este trabajo se focaliza sobre la energía hidroeléctrica y sobre un tipo de máquina: las turbinas-bomba. En este trabajo, se pretende realizar un estudio analítico y experimental sobre el comportami- ento de una estructura en forma de disco sumergida en un fluido denso, como el agua. Para ello, se estudian dos modelos analíticos existentes y ampliamente utilizados cuyos resultados se contrastan con los obtenidos en el laboratorio. En primer lugar, se presenta el modelo estructural de disco. Este modelo se utiliza para encontrar las frecuencias del disco en vacío y, a continuación, se estudia la masa añadida para encontrar las frecuencias propias del disco sumergido en un fluido denso, como el agua. En segundo lugar, se analiza la influencia de diferentes parámetros sobre las frecuencias de resonancia: las distancias axiales entre el disco y la carcasa, el efecto de la rotación y se representa la distribución de presiones sobre el disco. En tercer lugar, se presenta el estudio experimental llevado a cabo en el laboratorio, donde se trabaja con un disco en agua infinita, de forma que se excluye del estudio la influencia de los contornos de la carcasa y se focaliza en el mismo disco. Los resultados experimentales se comparan con los modelos analíticos. La segunda parte del trabajo consiste en un estudio del amortiguamiento y la energía disipada a causa del fluido. Se propone un modelo basado en el amortiguador ideal, cuya fuerza ejercida es proporcional a la separación de sus extremos. El objetivo de esta parte es encontrar la razón de amortiguamiento del disco en diferentes situaciones (siempre en vacío o con agua infinita) y estudiar su dependencia con la amplitud de vibración