Diseño y optimización de una vela rígida para propulsión de embarcaciones

Autor: Reca Luque, Carlos
Přispěvatelé: Giménez Fernández, Antonio, Aguilar Torres, Fernando José
Rok vydání: 2020
Předmět:
Zdroj: riUAL. Repositorio Institucional de la Universidad de Almería
Universidad de Almería
Popis: El ser humano desde el inicio de su existencia ha utilizado las embarcaciones para poder realizar el transporte de mercancías y personas. Durante toda la historia de la navegación, las embarcaciones han ido modificando sus métodos de propulsión con la llegada de nuevas tecnologías que les permitían ser más grandes, más rápidas y tener mayores prestaciones. Sin embargo, en los últimos años se están empezando a dar los primeros pasos para cambiar la historia de la navegación una vez más. El salto tecnológico que se está gestando tiene como objetivo garantizar la sostenibilidad medioambiental de las embarcaciones reduciendo, e incluso eliminando, la emisión de gases contaminantes a la atmosfera que contribuyen al calentamiento global. Una de las alternativas para conseguirlo es la utilización de velas rígidas como sistemas de propulsión eólicos auxiliares. El objetivo del trabajo consiste en la optimización fluidomecánica del perfil alar que define la geometría de la vela rígida. Para ello se ha llevado a cabo un estudio de los diferentes perfiles existentes y de los principios aerodinámicos que actúan sobre ellos. Además, se ha analizado el comportamiento del viento en la navegación. Una vez determinados los perfiles a estudiar y las condiciones climatológicas que actúan sobre la vela, se ha procedido a determinar una metodología que permita obtener los coeficientes aerodinámicos del perfil para cualquier posición de la vela con respecto del viento. Esta metodología está compuesta de dos partes. En primer lugar, se obtuvieron los coeficientes aerodinámicos anteriores a la entrada en pérdida del perfil mediante un programa de mecánica de fluidos computacional específico del campo de la aeronáutica, el software XFLR5. Los coeficientes obtenidos fueron ajustados a una función polinómica de tercer grado a través de Excel. En segundo lugar, se utilizaron modelos fluidomecánicos experimentales de la NASA ligados a la ingeniería aplicada en sector de los aerogeneradores, con el objetivo de poder determinar los coeficientes una vez que el perfil ha entrado en pérdida. Posteriormente, se propuso un procedimiento para el cálculo de las fuerzas de empuje y vuelco que generan las velas rígidas sobre la embarcación, a partir de los modelos predictivos de los coeficientes aerodinámicos indicados. Este procedimiento se ha implementado en MATLAB para poder realizar el cálculo de manera automatizada con todos los perfiles. En virtud de los resultados obtenidos, se llegó a la conclusión de que el perfil óptimo dentro de la serie de perfiles analizada, serie NACA de cuatro dígitos simétrica, es el perfil NACA 0015. Además, se ha realizado un estudio del rendimiento de la vela óptima en una situación real.
Databáze: OpenAIRE
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