Simulación de un ventilador de flujo axial para encontrar el ángulo de paso óptimo

Abstract

En este trabajo se presenta la teoría básica para el cálculo de la eficiencia de un ventilador de flujo axial. Para esto se aplica el modelo combinado, el cual es la aplicación de dos métodos para el cálculo de hélices de aeronaves; el modelo de Rankine-Froude y el modelo del elemento de alabe. Una vez que se tiene el modelo, se realiza un estudio de CFD (Computational Fluid Dynamics, por sus siglas en inglés) mediante un código comercial, en este caso, ANSYS FLUENT. Con este análisis, se pretende obtener la eficiencia de una hélice mediante la variación del ángulo de paso. Se comparan los resultados obtenidos de la simulación contra pruebas experimentales. Las variables para definir la geometría del alabe de una hélice dependen de las características aerodinámicas que se deseen obtener. Para el diseño en particular de esta hélice y predicción de su de su eficiencia, la variable a definir es: el ángulo de paso (β). Adicionalmente, se genera un modelo numérico en CFD de un alabe y para validar el resultado, se realizaron pruebas experimentales en un túnel de viento subsónico sobre uno de los alabes de la hélice, para determinar los perfiles de velocidad, perfiles de turbulencia, capa limite y separación de flujo.