Desarrollo de herramientas numéricas para la simulación de la interacción de estructuras con un fluido a elevado número de Reynolds

• Autores: Maza, Mauro
• Año de publicación: 2013
• Idioma: español castellano
• Tipo de recurso: tesis de grado
• Colaborador/a o director/a de tesis: Flores, Fernando
• Materia: Aeroelástico; Aerodinámico; Turbinas eólicas; Energía eólica en Argentina
• Institución: Universidad Nacional de Córdoba

Fil: Maza, Mauro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Mecánica; Argentina.
En esta tesis se estudia el comportamiento aeroelástico de estructuras altamente flexibles inmersas en una corriente fluida a alto número de Reynolds. El problema se aborda computacionalmente con un esquema particionado que permite utilizar modelos diferentes, cada uno especializado para resolver una de las partes componentes del sistema aeroelástico. La implementación de un esquema particionado para el análisis de fenómenos de interacción fluido-estructura requiere: 1) un modelo aerodinámico para describir el comportamiento del fluido; 2) un modelo estructural/dinámico que permita predecir la respuesta estructural a las cargas aerodinámicas; y 3) un método de interacción para considerar la interdependencia del comportamiento del fluido y de la estructura. Se desarrolla un método de interacción para combinar: a) un modelo estructural compuesto de elementos finitos de vigas deformables y sólidos rígidos, considerando nolinealidades geométricas y comportamiento material anisótropo, viscoelástico, lineal; y b) un modelo aerodinámico basado en el método de red de vórtices inestacionario y no lineal. El método desarrollado asegura la conservación de la energía, de la cantidad de movimiento lineal y de la cantidad de movimiento angular del sistema. Debido al modelo estructural y al modelo aerodinámico utilizados, el esquema propuesto resulta de gran generalidad para el análisis de estructuras esbeltas, altamente flexibles y fabricadas en materiales compuestos, requiriendo un costo computacional moderado, muy por debajo del correspondiente a métodos que utilizan técnicas de volúmenes finitos para el modelo aerodinámico. El método desarrollado es aplicado al estudio aeroelástico de grandes aerogeneradores de eje horizontal a través de una implementación computacional en la que se vinculan dos herramientas preexistentes. Se presentan resultados de casos de estudio realizados sobre un modelo de turbina de 212m de diámetro
Fil: Maza, Mauro. Universidad Nacional de Río Cuarto. Facultad de Ingeniería. Ingeniería Mecánica; Argentina.
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