Evaluación del túnel de viento y conclusiones

Evaluación del túnel de viento y conclusiones:

Para probar la viabilidad del túnel como una herramienta para realizar experimentos relacionados con la aerodinámica, probé el comportamiento de una serie de perfiles alares y el cómo se observarían distintos efectos aerodinámicos. Para ello, construí 3 perfiles alares:

❖ El primero fue el R-3a sin superficies hipersustentadoras, con el que comprobé si la entrada en pérdida se producía a los mismos ángulos de ataque que los encontrados en gráficas de la web “Airfoil Tools”. De esta web extraje también el diseño y forma del perfil, por lo que su comportamiento debería ser similar a los datos encontrados en la misma web.

❖ El segundo fue el R-3a, pero con superficies hipersustentadoras. Hice una primera prueba en la que solo añadí unos flaps simples a unos 30º de inclinación. En la segunda prueba añadí unos slats.

❖ El tercer perfil fue el perteneciente a la punta alar del F-104, obtenido de imágenes de referencia. El propósito de este perfil era comprobar la diferencia de comportamiento en un perfil más delgado y de menor curvatura, sin superficies hipersustentadoras.

Pruebas R-3a (simple)

Tabla de relación entre el coeficiente de sustentación (eje y) y el ángulo de ataque (eje x) encontrada en “Airfoil Tools”:

Puntos de interés en las pruebas:

- Flujo laminar sobre el ala a 0º de ángulo de ataque.

- Flujo laminar a unos 12º de ángulo de ataque.

- Capa límite turbulenta a unos 15º de ángulo de ataque.

- Pérdida a unos 17º de ángulo de ataque. Capa límite desprendida.

Como podemos observar más o menos el punto en el que se produce la pérdida coincide alrededor de los 15º con los datos de la gráfica, por lo que más o menos el túnel es capaz de replicar a escala las situaciones que se producen en la realidad.

R-3a con flaps

- Flujo laminar sobre el perfil a 0º de ángulo de ataque. Obsérvese como el flap está en pérdida, pero el resto del perfil no.

- Flujo sobre el ala a unos 15º de ángulo de ataque.

Pese a que en teoría los flaps deberían disminuir el ángulo de ataque al que se produce la pérdida, no fui capaz de observarla hasta alcanzar unos 18º de inclinación.

R-3a con flaps y slats

- Flujo laminar a unos 15º de ángulo de ataque.

- Flujo turbulento a 18º de ángulo de ataque.

- Pérdida a unos 30º de ángulo de ataque, aunque se produce antes.

Con este perfil alar se muestra como los slats consiguen mantener adherida la capa límite a mayores ángulos de ataque. La pérdida se produce en torno a los 20º.

Perfil alar del F-104

- Flujo laminar sobre el perfil a unos 12º de ángulo de ataque.

- Flujo turbulento sobre el perfil a unos 17º de ángulo de ataque.

- Entrada en pérdida del perfil a casi 30º de ángulo de ataque.

Este perfil alar, al poseer un espesor menor entrará en pérdida a ángulos de ataque mayores, aunque generaría una menor fuerza de sustentación.

Efecto Magnus y otros experimentos

El aire es deflectado hacia abajo, generando sustentación. Obsérvese la diferencia entre el cilindro en rotación y el cilindro sin rotar. La flecha (↻) en el lateral del cilindro indica el sentido de giro de éste.

En este experimento se pueden observar las diferencias entre cómo unos coches generan más resistencia al avance por el aire que otros. El Ford Mustang (superior), pese a ser bastante cuadrado, el aire no se despega de la superficie de éste y vuelve a su trayectoria anterior tras atravesar al vehículo. Sin embargo, el Renault 4L (inferior) obliga al aire a chocar contra la luna delantera y al tener un maletero tan cuadrado se forman turbulencias tras el coche que lo frenarían. El siguiente código QR contiene el vídeo de todos los experimentos.

Como conclusión, creo que el túnel sí ha resultado ser una herramienta efectiva a la hora de poder estudiar los distintos fenómenos, incluso se obtienen datos parecidos a los provenientes de otras fuentes. Sin embargo, no está libre de fallos, que pese a tener una sencilla solución no he podido mitigar por falta de tiempo o por no aumentar la complejidad del proyecto. A continuación explico los más importantes y cómo solucionarlos.