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Como sabemos un fluido lo rigen ciertos aspectos físicos mediante ecuaciones matemáticas complejas mediante la implementación de ecuaciones diferenciales parciales para lo cual la dinámica de fluidos computaciones es una técnica que remplaza estas ecuaciones en números que mediante análisis numérico y la discretización de las mismas.Ha sido de suma importancia en el campo aeronáutico y ya que gracias a esta técnica se ha desarrollado grandes avances en el desarrollo de aeronaves más eficientes y comprender ciertos fenómenos que con otras técnicas sería muy difícil de resolver. Como se explica en los resúmenes CFD nace debido al problema que se tenían en los años 50’s con el reingreso de los vehículos aeroespaciales y continua hasta nuestro días impulsando y efiecientizando no sólo el campo aeroespacial si no muchos otros campos que nunca antes se había examinado tal es el caso de los deportes y la medicina.
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INSTITUTO POLITECNICO NACIONAL
ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERÍA MECÁNICA ELÉCTRICA
UNIDAD PROFESIONAL TICOMAN
INGENIERÍA EN AERONÁUTICA
DINAMICA DE FLUIDOS COMPUTACIONAL
PROFESOR: ALFEDRO ARIAS MONTAÑO
“LECTURAS PRIMER DEPARTAMENTAL”
VEYNA ROBLES URIEL
GRUPO 8AM2
TURNO: MATUTINO
Cuestionario
1.- Dé una definición de la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD).
Como sabemos un fluido lo rigen ciertos aspectos físicos mediante ecuaciones matemáticas
complejas mediante la implementación de ecuaciones diferenciales parciales para lo cual la
dinámica de fluidos computaciones es una técnica que remplaza estas ecuaciones en números que
mediante análisis numérico y la discretización de las mismas.
2.- Describa cual ha sido el rol de CFD en la industria aeronáutica, desde la creación de esta ciencia hasta
nuestros días.
Ha sido de suma importancia en el campo aeronáutico y ya que gracias a esta técnica se ha desarrollado
grandes avances en el desarrollo de aeronaves más eficientes y comprender ciertos fenómenos que con
otras técnicas sería muy difícil de resolver. Como se explica en los resúmenes CFD nace debido al problema
que se tenían en los años 50’s con el reingreso de los vehículos aeroespaciales y continua hasta nuestro
días impulsando y efiecientizando no sólo el campo aeroespacial si no muchos otros campos que nunca
antes se había examinado tal es el caso de los deportes y la medicina.
3.- En la primera lectura, se considera que CFD es una tercera dimensión que complementa a la
aerodinámica teórica y experimental, y se identifican, de acuerdo con la complejidad de flujos que se
resuelven, dos generaciones de CFD. Identifique y dé las características de éstas.
Primera generación
Surge en los 1950s y principios de 1960s
Surge de la necesidad de resolver el problema de las altas velocidades y temperaturas presentes en
el reingreso de un vehículo a la atmósfera terrestre.
Las altas temperaturas del flujo con llevaban a tomar en cuenta energía de vibración y reacciones
químicas, lo cual hacia casi imposible resolver el problema sin el uso de métodos numéricos.
Segunda generación
Uso de las ecuaciones de Navier-Stokes
Problemas sumamente complejos que sin la ayuda de las computadoras serían imposibles de
resolver.
Problemas que mezclan flujo subsónico y supersónico, flujos viscosos que no se puede aproximar su
capa límite teóricamente.
Maquinas sumamente potentes
4.- Podríamos considerar que actualmente estamos en una tercera generación de CFD. De acuerdo a todas
las lecturas realizadas, y en comparación con las dos generaciones anteriores, ¿cuáles considera usted que
son las principales características de ésta tercera generación? Discuta brevemente.
Históricamente sabes que esta técnica tiene su raíz de sus predecesores los cuales son la forma analítica y la
experimental pero gracias al avance de la tecnología este ha logrado independizarse convirtiéndola en una
de las principales ya que presenta ventajas antes las demás (el tiempo y costo). Considerando que se puede
predecir el comportamiento del flujo en un fenómeno, este puede llegar a revolucionar de forma drástica el
análisis de fluidos, para ello se debe tener en cuenta el crecimiento en conjunto con nuevas tecnologías que
respalden el proceso. Cabe mencionar que no todo es positivo durante este proceso ya que lo que hacemos
es dar una estimación mediante la discretización de las ecuaciones
5.- Describa brevemente cuales son los pasos necesarios en la realización de una simulación de CFD.
1) Creación de geometría: Se dibuja la geometría mediante un software (CAD).
2) Generación de malla: El volumen ocupado por el fluido se ve cubierto mediante un
enmallado (nodos o paneles). La malla puede ser uniforme o no uniforme.
3) Selección del modelo: El modelo físico y características se seleccionan.
4) Condiciones de frontera: Se definen las condiciones de análisis, especificando el
comportamiento y las propiedades del fluido.
5) Proceso de solución: El software comienza a resuelve el problema iniciando la simulación.
Post procesador: Se utiliza para la visualización de la solución resultante y el análisis final del proceso.
6.- ¿Considera usted que las pruebas en túneles de viento, o de manera general, cualquier prueba
experimental de la interacción de un dispositivo con un flujo, dejarán algún día de realizarse? Discuta
brevemente.
Yo pienso que no ya que esta técnica es de suma importancia para muchas empresas transnacionales a lo
cual han invertido bastante en sus túneles de viento para que en un futro muy cercano desaparezcan lo que
si puede pasar es que desaparezcan de algunos talleres pequeños ya sea por el manteamiento y coste del
mismo, sin embrago sabemos que la técnica de CFD aún tiene limitantes y hasta que no se logren eliminar
esas limitantes podrán dejar de existir los túneles de viento.
7.- ¿Cuáles considera usted que son actualmente las capacidades, limitantes y retos de la CFD? Discuta
brevemente
Yo considero que una de las limitantes de la CFD es que aún no es posible de manera correcta es realizar
análisis con flujos turbulentos, por lo que es necesario el uso de métodos experimentales para resolver y
entender estos fenómenos.
Actualmente es posible realizar análisis complejos que anteriormente resultaban imposibles de resolver y un
ejemplo de ello puedo citar el caso de la primera aeronave construida mediante simulación computacional
me refiero al Boeing 777 uno de los aviones con mayor alcance y autonomía en su categoría. Esto quiere
decir que el uso de esta técnica y el desarrollo de tecnología a la par pueden llegar a lograr cosas
inimaginables.
Bibliografía
WENDT John F.
Computational Fluid Dynamics
TU Jiyuan, HENG YEOH Guan
Computational Fluid Dynamics