Diseño y construcción de un túnel de viento con cámara de pruebas modular

Abstract

Los Túneles de Viento son una herramienta para la simulación del flujo del aire en diferentes aplicaciones, de tal manera que se puedan realizar pruebas y simulaciones de modelos a escala, reduciendo los costos. En este trabajo de grado se realiza el diseño y construcción de un túnel de viento. La metodología propuesta comienza con la identificación de los requerimientos y restricciones de materiales, espacio y dinero por lo cual se propone un túnel de viento subsónico de circuito abierto con cámara de pruebas modular y cámara de estabilización con resistencia eléctrica de 2000W. Se realizan los cálculos de diseño de los diferentes elementos que componen el túnel de viento, cálculo de pérdidas y simulación del comportamiento del túnel utilizando dinámica de fluidos computacional (DFC) con el software CFX ANSYS y la estructura del túnel utilizando el método de elementos finitos (MEF) en Inventor Profesional. Se realiza la construcción del túnel en la Universidad Nacional de Colombia y se realizan pruebas de desempeño obtenido resultados de velocidad promedio dentro de la cámara de pruebas de 14.34m/s. Adicional dentro del diseño con la cámara de estabilización se incorpora un sistema de calefacción para el acondicionamiento de la temperatura del viento dentro de la cámara de pruebas del túnel, obteniendo un máximo de temperatura de 32°C en la zona central con el ventilador a 40 Hz.

Wind Tunnels are a simulation tool of air flow in different applications, in such a way that tests and simulations of scale models can be carried out, reducing costs. This degree work is done designing and building a wind tunnel. The proposed methodology begins with the identification of the requirements and restrictions of materials, space and capital, as a result it is proposed an open circuit subsonic wind tunnel with a modular test chamber and stabilization chamber with an electrical resistance of 2000W. The design section shows the calculations of the different elements, losses and simulation of tunnel behavior using computational fluid dynamics (CFD) with CFX ANSYS software and tunnel structure using Finite Element Method (FEM) Inventor Professional. The construction of the tunnel is carried out at Universidad Nacional de Colombia and performance tests are carried out, obtaining results of average speed within the test chamber of 14.34m/s. Additionally within the design with the stabilization chamber, a heating system is incorporated for conditioning the wind temperature inside the wind tunnel test chamber, obtaining a maximum temperature of 32 ° C in the central zone with the fan working at 40 Hz.