Desarrollo de un sistema experimental de propulsión ondulante y del método de predicción de su comportamiento mediante CFD

Abstract

[Resumo]O obxectivo da presente tese é o deseño dun propulsor ondulatorio que sexa aplicable a vehículos mariños e sistemas de impulsión de fluidos. Froito do estudo realizado proponse un deseño innovador de superficie propulsora ondulante, constituída por sólidos ríxidos, o cal foi protexido mediante patente de invención ref.: P200803079 e inspirado na forma de desprazamento dos peixes denominada anguiliforme. Para lograr o movemento da devandita superficie ondulante proponse un deseño innovador de mecanismo de accionamento baseado en excéntricas (tamén protexido con patente de invención ref.: P200500384) Co obxecto de comprobar empiricamente o comportamento do propulsor ondulatorio proposto, foi construído un prototipo no taller mecánico da EUP recollendo as innovacións antes mencionadas. Ademais foi deseñado un sistema de adquisición de datos e realizadas probas de tracción a punto fixo nun tanque de ensaios construido ao efecto na EUP da UDC. Así mesmo, foi elaborado un modelo CFD simplificado (2D), mediante o emprego do código comercial Fluent, capaz de predicir o comportamento hidrodinámico desta superficie propulsora, o cal permitirá a evolución e optimización da mesma, disminuindo así considerablemente o investimento e o tempo necesarios para a realización de ensaios con prototipos.

[Resumen]

El objetivo de la presente tesis es el diseño de un propulsor ondulatorio que sea aplicable a vehículos marinos y sistemas de impulsión de fluidos. Fruto del estudio realizado se propone un diseño innovador de superficie propulsora ondulante, constituida por sólidos rígidos e inspirada en la forma de desplazamiento de los peces denominada anguiliforme, el cual ha sido protegido mediante patente de invención ref.: P200803079.

Para lograr el movimiento de dicha superficie ondulante se propone también un diseño innovador de mecanismo de accionamiento basado en excéntricas (asimismo protegido con patente de invención ref.: P200500384) Con el objeto de comprobar empíricamente el comportamiento del propulsor ondulatorio propuesto, ha sido construido un prototipo en el taller mecánico de la EUP recogiendo las innovaciones antes mencionadas. Además ha sido diseñado un sistema de adquisición de datos y realizado pruebas de tracción a punto fijo en un tanque de ensayos construido ex profeso en la EUP de la UDC.

Asimismo, ha sido elaborado un modelo CFD simplificado (2D), mediante el código comercial Fluent, capaz de predecir el comportamiento hidrodinámico de esta superficie propulsora, el cual permitirá la evolución y optimización de la misma disminuyendo así considerablemente la inversión y tiempo necesarios para la realización de ensayos con prototipos.

[Abstract] The objective of this thesis is the design of an undulating propeller that can be applied to the propulsion of marine vehicles and to the propelling of fluids. As a result of the study, it is proposed an innovative design of an undulating propulsion surface, formed by rigid solids (which has been protected by a patent ref.: P200803079), inspired by the way of fish swimming called anguiliform. For achieving such rippling motion it has been proposed an innovative design of operating mechanism based on eccentrics (also protected by patent ref.: P200500384) In order to experimentally test the performance of the proposed undulating propeller, a prototype has been built in the mechanical shop of the EUP including the abovementioned innovations. Furthermore, a data acquisition system was designed and bollard pull trials were developed in the test tank, purpose built in the EUP of the UDC It has also been developed a 2D simplified CFD model, using the commercial code Fluent, to predict the hydrodynamic behavior of the driving surface, which will allow the development and optimization of the same, significantly reducing economic investment and time needed for tests with prototypes.