Resumen de An Integrated methodology to improve the design of wings

E. Pezzutti, A. Ubertini, P. P. Valentini, L. Vita

• español

  El diseño de un alerón de un automóvil para competición deportiva necessita de una metodología capaz tener en cuenta, al mismo tiempo, muchos aspectos, porqué muchas causas contribuen a la prestación global. En este trabajo se ha propuesto un método que integra diferentes criterios de cálculo, CAD-FEM-CFD, para estudiar la aereodinámica de un alerón bajo deformación. Aunque CFD es muy importante por el diseño, muchas veces lo cuerpos, impactados por los fluidos, estan considerados rigidos; pero las deformaciones estructurales pueden cambiar la forma nominal del alerón modificando la fluido-dinámica del sistema. Para las automoviles para competición esto efecto es bienvenido cuando, aumentando la velocidad del vehículo, el ángulo de ataque, la resistencia aerodinámica y la disminución de la sustentación se reducen. En fórmula uno esto efecto esta prohibido y la deformación del alerón,bajo la carga aerodinámica, tiene que estar contenuda bajo un límite establecido. El metodo propuesto emplea el cálculo CFD, actualizando la geometría por los resultados del análisisFEM. El algoritmo desarrollado, automáticamente ̧ aplica el campo de presión, derivado por la solución de la fluido-dinámica, al programa FEM para obtener la deformación de la estructuraautomáticamente. Esta deformación es utilizada para actualizar la geometría de perfil del alerón y la mesh CFD. El cálculo iterativo termina cuando las deformaciones de dos step consecutivos son más pequeñas que un valor establecido. Normalmente tres o cuatroiteraciones son bastantes. El procedimiento ha sido empleado tambien para evaluar lor effectos de los errores del montaje. La metodología, aplicada a un caso real, ha producido resultadosmuy interesantes.

• English

  The design of high performance wing, especially those for car races, requires a methodology able to take into account many aspects at the same time. In many practical cases these aspects have to be modelled together in order to appreciate the way many causes interact and affect the global performance. In this paper the authors explain a methodology concerning an integrated CAD-FEM-CFD approach to study wing aerodynamics under deformations. Although CFD plays an important role in the design of shape of wing, in many cases the bodies impacted by the fluids are assumed to be rigid; structural deformations can often change the nominal shape of the wing and modify the fluid-dynamics performances of the system. In race car competitions this behaviour is welcome if with the increasing of vehicle speed the angle of attack decreases and both the drag and downforce decrease too. In many regulations this effect is forbidden and wing deformation under aerodynamics load has to be kept under an established limit. The proposed methodology couples CFD analyses with a discrete upgrading of geometry according with the FEM results. The implemented algorithm automatically transfers the pressure field coming from fluid-dynamics solution to FEM solver to obtain the deformation of the entire structure. This deformation is used to update the wing profile geometry and the CFD mesh all over the control volume.

  Data exchanging and iteration process ends when the deformations of two consecutive steps are smaller than a given error value. The practice shows that it happens quite quickly within three or four iterations. The parameterization of mesh updating has been also tested for studying how assembly errors affect aerodynamics performance. The methodology has been successfully tested on a high performance car front wing and interesting results have been reached.