Diseño de una hélice de alto rendimiento para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río Sinú

Este estudio se enfocó en el diseño una hélice para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río Sinú. Mediante una rigurosa investigación de literatura y antecedentes, se seleccionó el perfil NREL's S804 por su adecuado espesor y cumplimiento de los requisitos técnicos...

Full description

Autores:
León Martínez, Gustavo Andrés De
Mass Ortega, Juan Fernando
Tipo de recurso:
Trabajo de grado de pregrado
Fecha de publicación:
2023
Institución:
Universidad de Córdoba
Repositorio:
Repositorio Institucional Unicórdoba
Idioma:
spa
OAI Identifier:
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Acceso en línea:
https://repositorio.unicordoba.edu.co/handle/ucordoba/7414
Palabra clave:
Dinámica de fluidos computacional
Hélice
Eficiencia
Método BEM
Poly-hexacor
Anova multifactorial
Computational Fluid Dynamics
Propeller
Efficiency
BEM method
Poly-hexacor
Multifactorial Anova
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Copyright Universidad de Córdoba, 2023
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description Este estudio se enfocó en el diseño una hélice para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río Sinú. Mediante una rigurosa investigación de literatura y antecedentes, se seleccionó el perfil NREL's S804 por su adecuado espesor y cumplimiento de los requisitos técnicos (fuerza de sustentación y arrastre) debido a las condiciones del rio. Implementando la teoría del elemento de aspa y la conservación del momentum, se desarrolló un procedimiento de diseño óptimo para la hélice. La validación y evaluación del rendimiento en condiciones operativas diversas se llevó a cabo mediante dinámica de fluidos computacional (CFD), utilizando una precisa y eficiente malla poly-hexcore adaptada a la compleja geometría de las hélices. Por otro lado, se realizó un montaje experimental para medir y comparar la formación de la estela con los resultados obtenidos en CFD. Para asegurar la precisión del modelo de simulación, se aplicó un modelo de calibración riguroso. Los resultados destacan una eficiencia máxima del 59,52% a 16,67 rps (1000 rpm) en el punto de diseño, demostrando la capacidad de la hélice para convertir la mayor cantidad posible de energía en empuje. Asimismo, el análisis CFD reveló una eficiencia máxima del 51,52% a 11 rps (660 rpm), subrayando la importancia de evaluar el rendimiento de la hélice en diversas condiciones operativas para comprender su comportamiento en situaciones reales. Este estudio proporciona una sólida base de conocimientos para futuras mejoras en la eficiencia y navegabilidad de vehículos acuáticos en el entorno del río Sinú.
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La validación y evaluación del rendimiento en condiciones operativas diversas se llevó a cabo mediante dinámica de fluidos computacional (CFD), utilizando una precisa y eficiente malla poly-hexcore adaptada a la compleja geometría de las hélices. Por otro lado, se realizó un montaje experimental para medir y comparar la formación de la estela con los resultados obtenidos en CFD. Para asegurar la precisión del modelo de simulación, se aplicó un modelo de calibración riguroso. Los resultados destacan una eficiencia máxima del 59,52% a 16,67 rps (1000 rpm) en el punto de diseño, demostrando la capacidad de la hélice para convertir la mayor cantidad posible de energía en empuje. Asimismo, el análisis CFD reveló una eficiencia máxima del 51,52% a 11 rps (660 rpm), subrayando la importancia de evaluar el rendimiento de la hélice en diversas condiciones operativas para comprender su comportamiento en situaciones reales. Este estudio proporciona una sólida base de conocimientos para futuras mejoras en la eficiencia y navegabilidad de vehículos acuáticos en el entorno del río Sinú.RESUMENLISTA DE SÍMBOLOS1. INTRODUCCIÓN2. MATERIALES Y MÉTODOS2.1 Selección del perfil aerodinámico2.2.1 Diseño por eficiencia2.3 Desempeño de la hélice2.4.2 Generación de la malla2.4.3 Solución y ajustes del solucionador2.4.3.1 Condiciones de fronteras2.4.3.2 Configuración para la solución de flujo y del solucionador2.4.3.3 Independencia de malla2.5 Desarrollo experimental3. RESULTADOS Y DISCUSIÓN3.1 Selección del perfil aerodinámico3.2 Desempeño de la hélice por el método diseño por eficiencia3.3 Análisis CFD3.3.1 Estudio de independencia de malla3.3.2 Resultados de la simulación3.4 Resultados experimentales4. CONCLUSIONESAGRADECIMIENTOSREFERENCIASPregradoIngeniero(a) Mecánico(a)Artículoapplication/pdfspaCopyright Universidad de Córdoba, 2023https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/info:eu-repo/semantics/openAccessAtribución-NoComercial-SinDerivadas 4.0 Internacional (CC BY-NC-ND 4.0)http://purl.org/coar/access_right/c_abf2Diseño de una hélice de alto rendimiento para mejorar la eficiencia de navegación de un vehículo acuático en el río SinúTrabajo de grado - Pregradoinfo:eu-repo/semantics/bachelorThesishttp://purl.org/coar/resource_type/c_7a1fTexthttp://purl.org/coar/version/c_71e4c1898caa6e32Dinámica de fluidos computacionalHéliceEficienciaMétodo BEMPoly-hexacorAnova multifactorialComputational Fluid DynamicsPropellerEfficiencyBEM methodPoly-hexacorMultifactorial AnovaFacultad de IngenieríaMontería, Córdoba, ColombiaIngeniería MecánicaBatanero, Carmen. (2008). Análisis de datos con Statgraphics. Departamento de Didáctica de la Matemática, Universidad de Granada.Bedoya, A. (2020). 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