SIMULACIÓN COMPARATIVA DEL COMPORTAMIENTO DE UNA HÉLICE CONVENCIONAL Y UNA TOROIDAL EN LA INTEGRACIÓN EN UN DRON

Abstract

El presente proyecto trata el análisis mediante mecánica de fluidos computacional de dos hélices, una convencional y una toroidal, con el fin de analizar su comportamiento propulsivo y determinar su capacidad para propulsar un modelo de dron concreto. Para el análisis de las hélices se ha seleccionado qué tipo de contorno y qué método de simulación es más apropiado para la realización del trabajo. Por otro lado, se han comparado los resultados obtenidos por medio de simulación con datos de ensayos reales, permitiendo cotejar la proximidad entre ambos. A continuación, se han realizado las simulaciones correspondientes para obtener el comportamiento propulsivo de las hélices, mediante las curvas de coeficiente de empuje, coeficiente de potencia y rendimiento. Una vez caracterizado el comportamiento propulsivo, ha sido necesario conocer qué cantidad de empuje necesita el dron para mantener su condición de vuelo. Por ello, se ha realizado una simulación sobre el dron, sin hélice, en las condiciones de operación deseadas, determinando el empuje y la sustentación que genera. Las curvas características de los propulsores y la resistencia que genera el dron han determinado la velocidad de rotación a la que deben girar las hélices. Una vez seleccionada, se ha simulado dron más hélice toroidal y dron más hélice convencional, comprobando si el empuje entregado por los propulsores es el esperado y determinando si son capaces de propulsar al dron. Finalmente, se ha analizado, mediante contornos de velocidad, presión y gráficas de coeficiente de presión, el funcionamiento de los perfiles de las hélices y el dron, con especial atención a la interacción que produce la presencia del dron sobre el núcleo y las palas de las hélices.