Aerodinámica Numérica

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  Descripción del curso

  • PRERREQUISITOS Y CONOCIMIENTOS PREVIOS RECOMENDADOS

    Se valorarán las asignaturas aprobadas de primer ciclo. Se requieren conocimientos de informática (preferentemente Matlab) y aerodinámica.

     

    DESCRIPCIÓN GENERAL DE LA ASIGNATURA

    El curso ofrece una sólida base teórica sobre diferentes métodos que permiten abordar la resolución numérica de problemas de aerodinámica. Los resultados obtenidos mediante los métodos desarrollados en el curso se comparan con los obtenidos empleando programas comerciales disponibles, evaluando las ventajas e inconvenientes de unos y otros.

    Las clases numéricas prácticas se realizarán en un aula dotada de los medios de cálculo precisos, de forma que cada alumno disponga de un ordenador. Durante el curso los alumnos realizan trabajos en el aula programando en MATLAB. Las primeras clases del curso se dedican a impartir unos conocimientos básicos de MATLAB.

     

    TEMARIO

    A lo largo del curso se abordan los siguientes temas:

    1. Introducción al Matlab como herramienta para la programación de los trabajos del curso. 
    2. Ejemplos de Aerodinámica analítica.
    3. Transformación de Joukovski y Kármán-Trefft, para la posterior comparación con distintos métodos numéricos
    4. Métodos para resolver flujos potenciales I: Método de torbellinos discretos.
    5. Métodos para resolver flujos potenciales II: Métodos de paneles
    6. Métodos para resolver las ecuaciones de Euler.
    7. Resolución numérica de problemas mediante el empleo de códigos comerciales (CFX) y comparación con los métodos de resolución de flujos potenciales.

    
    

    ACTIVIDADES DE EVALUACIÓN O TAREAS PRÁCTICAS

    Para aprobar la asignatura se exige asistencia a clase y la realización de una serie de trabajos que se irán proponiendo a lo largo del curso.

    
    

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  Bibliografía

  • • LO-B-001. I. Da Riva, M. A. González, A. Laverón, J. Messeguer, J. M. Perales, A. Sanz, Apuntes de Aerodinámica I, E.T.S.I. Aeronáuticos
    • LO-B-002. J. Katz & A. Plotkin, Low-Speed Aerodynamics, Cambridge Aerospace Series
    • LO-B-003. J. Moran, An Introduction to Theoretical & Computacional Aerodynamics, John Wiley&Sons, Inc. USA (1984)

    
    

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  Programa

  • 1. Introducción al MATLAB

    2. Ejemplos de aerodinámica analítica

    3. Transformación de Youkovski y de Kárman-Trefft

    4. Métodos numéricos para flujos potenciales I: Método de torbellinos discretos.

    4.1. Estudio de casos.

    4.2. Método de torbellinos discretos.

    5. Métodos numéricos para flujos potenciales II: Método de paneles.

    5.1. Resolución tipo Dirichlet.

    5.2. Resolución tipo Neumann.

    6. Métodos numéricos para las ecuaciones de Euler

    7. Aerodinámica computacional en la industria aeronáutica

    7.1. CFX

    
    

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  Material de clase

  • Introducción a MATLAB

    • MC-F-001. Introducción al MATLAB (PPT).
      Curso de introducción al MATLAB.

     

    Ejemplos de aerodinámica analítica

    • MC-F-002. Presentación de Soluciones Elementales y Cilindro (PPT).
      Movimiento potencial bidimensional de líquidos ideales.
      Contiene referencias⁽¹⁾ a los recursos OR-F-001 y OR-F-002.

     

    Transformación de Youkovski y de Kárman-Trefft
    

    • MC-F-003. Placa plana con ángulo de ataque (PPT).
      Presentación de la placa plana con ángulo de ataque.
      Contiene una referencia⁽¹⁾ al recurso OR-F-003.
    • MC-F-004. Perfiles con ángulo de ataque (PPT).
      Presentación de perfiles con ángulo de ataque.
      Contiene referencias⁽¹⁾ a los recursos OR-F-004 y OR-F-005.

    
    

    Métodos numéricos para flujos potenciales I: Método de torbellinos discretos
    

    Estudio de casos

    • MC-F-005. Método de torbellinos discretos (PPT).
      Presentación Método de torbellinos discretos.
    • MC-F-006. Método de Torbellinos discretos (PDF).
      Método de Torbellinos Discretos (2D).

    
    

    Métodos numéricos para flujos potenciales II: Método de paneles
    

    • MC-F-007. Presentación del método de paneles (PPT).
      Fundamentos de la Teoría de Paneles.
    • MC-F-008. Teoría del método de paneles (PDF).
      Método de paneles.

    Resolución tipo Dirichlet

    • MC-F-009. Presentación del método de Dirichlet con potencial constante (PPT).
      Formulación de Dirichlet con potencial constante.
    • MC-F-010. Método de Dirichlet para potencial constante (PDF).
      Método de paneles para potencial constante (2D).

    Resolución tipo Neumann

    • MC-F-011. Presentación tipo Neumann (PPT).
      Método de paneles de dobletes de intensidad constante.
    • MC-F-012. Método de Neumann (PDF).
      Revisión de la formulación de Neumann para perfiles con espesor (2D).

    
    

    (1) Las presentaciones incluyen referencias a recursos audiovisuales. Para visualizarlas correctamente, descargue previamente en una misma carpeta de su equipo la presentación y los recursos.

    
    

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  Otros recursos

  • • OR-F-001. Coeficiente de presión en el cilindro (AVI).
      
    • OR-F-002. Líneas de corriente alrededor del cilindro (AVI).
      
    • OR-F-003. Líneas de corriente alrededor de la placa (AVI).
      
    • OR-F-004. Línea curvatura (AVI).
      
    • OR-F-005. Perfil (AVI).

    
    

    Ejemplos de programas en MATLAB

    • OR-F-006. Función grados radianes (m).
      
    • OR-F-007. Main bucles (m).
      
    • OR-F-008. Main condicional (m).
      
    • OR-F-009. Main dibujo superficie (m).
      
    • OR-F-010. Main dibujos (m).
    • OR-F-011. Main operaciones matrices (m).
    • OR-F-012. Main operaciones números (m).
    • OR-F-013. Main película (m).
    • OR-F-014. Main pintaseno (m).

    
    

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  Guía de aprendizaje

  • Bloques temáticos	Tiempo previsto de aprendizaje	Materiales de estudio y lectura básicos	Materiales de estudio y lectura complementarios	Trabajos a entregar al profesor	Observaciones
    Introducción al Matlab	4 horas	MC-F-001	Manual de ayuda del Matlab	Ejercicios de la presentación de Matlab	Todos los programas de la asignatura se harán en Matlab
    Ejemplos de aerodinámica analítica	3 horas	MC-F-002	LO-B-001 LO-B-002	Trabajos propuestos en la presentación
    Transformación de Joukovski y de Kármán-Trefft I: Placa Plana	3 horas	MC-F-003	LO-B-001 LO-B-002	Trabajo propuesto en la presentación
    Transformación de Joukovski y de Kármán-Trefft I: Perfil de Joukovski	2 horas	MC-F-004	LO-B-001 LO-B-002	Trabajo propuesto en la presentación	Los resultados se compararán con los obtenidos por el método de torbellinos discretos
    Transformación de Joukovski y de Kármán-Trefft I: Perfil de Kármán-Trefft	2 horas	MC-F-004	LO-B-001 LO-B-002	Trabajo propuesto en la presentación	Los resultados se compararán con los obtenidos por el método de paneles
    Métodos numéricos para flujos potenciales I: Método de torbellinos discretos	6 horas	MC-F-005 MC-F-006	LO-B-001 LO-B-002 LO-B-003	Trabajo propuesto en la presentación	Los resultados se compararán con los resultados analíticos para una placa plana y una línea de curvatura de Joukouski
    Métodos numéricos para flujos potenciales II: Método de paneles	2 horas	MC-F-007 MC-F-008	LO-B-002 LO-B-003
    Métodos numéricos para flujos potenciales II: Método de potencial constante. Resolución tipo Dirichlet	4 horas	MC-F-009 MC-F-010	LO-B-002 LO-B-003	Trabajo propuesto en la presentación	Los resultados se compararán con los resultados analíticos para un perfil de Kármán-Trefft
    Métodos numéricos para flujos potenciales II: Método de potencial constante. Resolución tipo Neumann	4 horas	MC-F-011 MC-F-012	LO-B-002 LO-B-003	Trabajo propuesto en la presentación	Los resultados se compararán con los resultados analíticos para un perfil de Kármán-Trefft y con los obtenidos con la resolución tipo Dirichlet

    
    

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  Autores del material

  • Escuela Técnica Superior de Ingenieros Aeronáuticos

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    Mª Victoria Lapuerta González Profesora Titular de Universidad

    Departamento de Fundamentos Matemáticos de la Ingeniería Aeronáutica

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    Ana Laverón Simavilla Profesora Titular de Universidad
    Departamento de Vehículos Aeroespaciales