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En aquest treball de final de carrera del grau d’enginyeria mecànica en la UPC de Barcelona en el campus EEBE, tractarem l’evolució de l’aerodinàmica en la Fórmula 1, des dels seus inicis fins l’actualitat i la importància que te en la màxima categoria de l’automobilisme. També els fonaments teòrics que hem obtingut en la realització d’aquest treball, que han estat la base per la creació de dos alerons posteriors que s’assemblin el màxim possible a un aleró real de l’actualitat. Es detallarà el procés pas a pas des del disseny dels dos alerons posteriors, de la mateixa normativa tècnica del 2022, però amb característiques molt distants, el disseny es farà mitjançant el programa de SolidWorks en el que es seguiren les directrius establertes per la Federació Internacional de l’Automòbil, perquè els nostres elements aerodinàmics siguin legals sota les normatives tècniques establertes. Per altre banda la simulació d’aquests dos alerons es farà mitjançant el programa de SolidWorks Flow Simulation, en el que s’entrarà més en detall amb les eines de Cut plot, Surface plot i Flow simulation, en les que s’avaluaren les forces aerodinàmiques, la força de sustentació i la força drag per obtenir els coeficients adimensionals i l’eficiència aerodinàmica dels elements., En este trabajo de fin de carrera del grado de ingeniería mecánica en la UPC de Barcelona en el campus EEBE, trataremos la evolución de la aerodinámica en la Fórmula 1, desde sus inicios hasta la actualidad y la importancia que tiene en la máxima categoría del automovilismo. También los fundamentos teóricos que hemos obtenido en la realización de este trabajo, que han sido la base para la creación de dos alerones posteriores que se asemejen lo máximo posible a un alerón real de la actualidad. Se detallará el proceso paso a paso desde el diseño de los dos alerones posteriores, de la misma normativa técnica de 2022, pero con características muy distantes, el diseño lo haremos mediante el programa de SolidWorks en el que seguiremos las directrices establecidas por la Federación Internacional del Automóvil, para que nuestros elementos aerodinámicos sean legales bajo las normativas técnicas establecidas. Por otro lado, la simulación de estos dos alerones la haremos mediante el programa de SolidWorks Flow Simulation, en el que entraremos más en detalle con las herramientas de Cut plot, Surface plot y Flow simulation. En las que evaluaremos las fuerzas aerodinámicas, la fuerza de sustentación y la fuerza drag para obtener los coeficientes adimensionales y la eficiencia aerodinámica de nuestros elementos., In this final project for the Mechanical Engineering degree at UPC Barcelona on the EEBE campus, we will explore the evolution of aerodynamics in Formula 1, from its beginnings to the present day, and the significance it holds in the premier category of motorsport. We will also delve into the theoretical foundations that served as the basis for creating two rear wings that closely resemble a contemporary real wing. We will outline the step-by-step process, starting from the design of the two rear wings, following the technical regulations of 2022 but with significantly different characteristics. The design will be carried out using SolidWorks software, adhering to the guidelines set by the International Automobile Federation to ensure that our aerodynamic elements comply with the established technical regulations. Furthermore, the simulation of these two wings will be conducted using SolidWorks Flow Simulation. We will delve into the details using tools such as Cut Plot, Surface Plot, and Flow Simulation. Through these tools, we will evaluate aerodynamic forces, lift force, and drag force to obtain dimensionless coefficients and assess the aerodynamic efficiency of our elements.

El presente proyecto tiene como propósito principal el desarrollo del diseño de una entrada de aire para la refrigeración de un freno de disco ventilado de un BMW Z3. Para ello se analizará el funcionamiento de un sistema de frenado, desde los principios físicos que rigen el proceso de frenado hasta el diseño 3D de las piezas esenciales para mejorar la refrigeración del conjunto. La metodología de este trabajo se basará en un enfoque integral que combina el análisis teórico del sistema de frenos, la aplicación de técnicas avanzadas de diseño asistido por ordenador (CAD) para modelar las piezas necesarias y, finalmente, la simulación numérica mediante Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) para evaluar la eficacia de la entrada de aire propuesta. Este proyecto no solo busca optimizar el rendimiento del sistema de frenos, sino que también pretende contribuir al conocimiento en el campo de la ingeniería automotriz, proporcionando una solución práctica respaldada por fundamentos teóricos y simulaciones avanzadas. A lo largo de este documento, exploraremos los fundamentos teóricos, los procesos de diseño, la simulación CFD y, en última instancia, propondremos una solución innovadora para mejorar la eficiencia de los frenos delanteros de un vehículo., The main purpose of this project is the development of the design for an air inlet to cool a ventilated disc brake. To achieve this, we will analyze the operation of a braking system, from the physical principles governing the braking process to the 3D design of essential components aimed at enhancing the overall cooling. The methodology of this work will rely on a comprehensive approach that combines theoretical analysis of the braking system, the application of advanced computer-aided design (CAD) techniques to model necessary parts, and, finally, numerical simulation using Computational Fluid Dynamics (CFD) to assess the effectiveness of the proposed air inlet. This project not only seeks to optimize the performance of the braking system but also aims to contribute to knowledge in the field of automotive engineering, providing a practical solution supported by theoretical foundations and advanced simulations. Throughout this document, we will explore theoretical foundations, design processes, CFD simulation, and, ultimately, propose an innovative solution to enhance the efficiency of a vehicle's front brakes.

L’aerodinàmica és un dels aspectes més estudiats i més analitzats en el món del transport, ja que un bon disseny aerodinàmic pot permetre, reduir molt el consum, aconseguir més estabilitat en la conducció i arribar a altes velocitats, entre d’altres avantatges. En el cas del avions la seva funció principal és clara, generar sustentació per poder volar, però en el cas dels cotxes a vegades no és tan clar com s’ha d’aplicar per obtenir millores. Per això, aquest estudi vol mostrar com són les millores aerodinàmiques que es poden aconseguir, a més de demostrar la seva aplicació. Per fer-ho, es realitza un seguit de simulacions amb un disseny molt esquemàtic del que podria ser la superfície d’un cotxe amb un simulador de túnel de vent. A partir d’aquest primer anàlisis s’anirà afegint nous canvis, ja siguin fent modificacions o afegint components, per observar quines millores es poden aconseguir. Per poder fer la comparativa de quines són les millores obtingudes per a cada modificació, es farà l’estudi sobre el coeficient de Drag i el coeficient de Lift, que són dos aspectes fonamentals per l’estudi aerodinàmic de qualsevol element. Per això també serà important que es realitzi un marc teòric previ, abans de realitzar cap modificació o assaig del model, ja que sense uns bons fonaments teòrics les iteracions del model podrien ser infinites fins a trobar millores a més de la falta d’arguments per entendre les dades obtingudes de les simulacions., La aerodinámica es uno de los aspectos más estudiados y analizados en el mundo del transporte, ya que un buen diseño aerodinámico puede permitir, reducir mucho el consumo, conseguir más estabilidad en la conducción y llegar a altas velocidades, entre otras ventajas. En el caso de los aviones su función principal es clara, generar sustentación para poder volar, pero en el caso de los coches a veces no es tan claro cómo se debe aplicar para obtener mejoras. Por ello, este estudio quiere mostrar cómo son las mejoras aerodinámicas que se pueden conseguir, además de demostrar su aplicación. Para ello, se realiza una serie de simulaciones con un diseño muy esquemático de lo que podría ser la superficie de un coche con un simulador de túnel de viento. A partir de este primer análisis se irá añadiendo nuevos cambios, ya sean haciendo modificaciones o añadiendo componentes, para observar qué mejoras se pueden conseguir. Para poder hacer la comparativa de cuáles son las mejoras obtenidas para cada modificación, se hará el estudio sobre el coeficiente de Drag y el coeficiente de Lift, que son dos aspectos fundamentales para el estudio aerodinámico de cualquier elemento. Por ello también será importante que se realice un marco teórico previo, antes de realizar ninguna modificación o ensayo del modelo, ya que sin unos buenos fundamentos teóricos las iteraciones del modelo podrían ser infinitas hasta encontrar mejoras además de la falta de argumentos para entender los datos obtenidos de las simulaciones., Aerodynamics is one of the most studied and analysed aspects in the transportation world, since a good aerodynamic design can reduce a lot the consume, can achieve greater driving stability, and reach to high speeds among other advantages. In the airplanes case, its function is clear, generate lift to be able to fly. However, in the case of cars, sometimes it is not too much clear how is applied to improve its aerodynamics. Because that this study wants to show how are the improvements that is possible to achieve and demonstrate its application. For do it, is going to do different simulations with a simplified model, of a possible surface of a car, with a simulator of wind tunnel. After this first analysis it is going to do some changes, doing some modifications of the same structural body of the car, or adding new components to check which are the possible improvements that can be achieved. For compare which are the improvements achieved for each modification, it is going to study the Drag and Lift coefficient, since there are, two essential aspects for the aerodynamics study of any element. Because that, it will be also important do a theorical framework before to start the simulations or the modifications, since without a good theorical knowledge the possibilities to change any elements will be infinite before find the better improvements and also the lack of arguments to understand the results from the simulations.

Aquest projecte s’ha tractat amb la finalitat d’obtenir una millora aerodinàmica realitzant una sèrie de canvis en la carrosseria d’un Volkswagen Golf 8 els quals es podran estudiar gràcies al software de simulació Ansys Fluent Flow. Per a la realització del disseny s’ha fet ús de l’eina SolidWorks, un programa CAD que ens permet realitzar qualsevol tipus de disseny fàcilment. Primerament, es fa un estudi teòric referent a la mecànica de fluids i la seva relació amb l’aerodinàmica dels vehicles en què es presentaran tots els termes necessaris per entendre correctament el funcionament de l’aerodinàmica en l’àmbit de l’automoció. Posteriorment, s’apliquen aquests coneixements de manera que els estudis de disseny a realitzar siguin més fàcils d’elaborar. Durant el treball s’han fet diferents dissenys dels elements aerodinàmics que es volen adherir al vehicle, per estudiar com cada un d’ells afecta l’aerodinàmica del cotxe. Finalment, s’explicarà tot el procés de simulació, es presentaran els resultats i es compararan per a decidir quina peça o conjunt de peces són més adients per a complir amb l’objectiu del treball., Este proyecto se ha tratado con la finalidad de obtener una mejora aerodinámica realizando una serie de cambios en la carrocería del un Volkswagen Golf 8 los cuales se podrán estudiar gracias al software de simulación Ansys Fluent Flow. Para la realización del diseño se ha hecho uso de la herramienta SolidWorks, un programa de CAD que nos permite realizar cualquier tipo de diseño fácilmente. Primeramente es hace un estudio teórico referente a la mecánica de fluidos y a su relación con la aerodinámica de los vehículos la cual nos va a presentar todos los termino necesarios para poder entender correctamente el funcionamiento de la aerodinámica en el ámbito de la automoción. Posteriormente, se aplican estos conocimientos de modo que los estudios de diseño nos sean mas fáciles de elaborar. Durante el trabajo se han realizado diferentes diseños de los elementos aerodinámicos que se quieren adherir al vehículo para poder estudiar como cada uno de ellos afecta a la aerodinámica del coche. Finalmente se explicara todo el proceso de simulación, se presentaran los resultados y se compararan para poder decidir que pieza o conjunto de piezas son mas adecuadas para cumplir con el objetivo del trabajo., This project is based on obtaining an aerodynamic improvement by making a series of changes in the body of a Volkswagen Golf 8 which can be studied thanks to the simulation software Ansys Fluent Flow. For the realization of the design we have made use of the SolidWorks tool, a CAD program that allows us to perform any type of design easily. First of all, a theoretical study is made regarding fluid mechanics and its relation with the aerodynamics of vehicles, which will present all the necessary terms to understand correctly the operation of aerodynamics in the automotive field, so that the subsequent design studies will be easier to elaborate. During the work we have made different designs of the aerodynamic elements to be attached to the vehicle in order to study how each of them affects the aerodynamics of the car. Finally, the whole simulation process will be explained, the results will be presented and compared in order to decide which part or set of parts are more suitable to meet the objective of the work.

Aquest treball s’enfoca en el disseny i anàlisis del Sidewing d’un monoplaça de Formula Student, en col·laboració amb l’equip e-Tech Racing, per competir a l’estiu del 2024. S’aborden conceptes de l’aerodinàmica de competició, enfocant-lo en el seu comportament en corba, mitjançant la Dinàmica de Fluids Computacions (CFD). El treball comença amb una breu introducció a la mecànica de fluids, a l’aerodinàmica i a la dinàmica vehicular. Després, es detallen les simulacions CFD utilitzades, incloent la descripció de la malla, les condicions de control, els resultats i la seva automatització per una major eficiència. El procés de disseny del Sidewing comença estudiant diferents conceptes amb el propòsit de seleccionar un concepte definitiu. Posteriorment, aquest concepte s’enfoca en l’optimització i perfeccionament d’aquest mateix, especialment amb l’objectiu de millorar el seu comportament en corba. En resum, aquest treball abasta des de la concepció del Sidewing fins a la seva validació a través del CFD, contribuint a la millora de l’eficiència i el rendiment del monoplaça ETRX d’e-Tech Racing., Este trabajo se enfoca en el diseño y análisis del Sidewing de un monoplaza de Formula Student, en colaboración con el equipo e-Tech Racing, para competir en verano de 2024. Se abordan conceptos de la aerodinámica de competición, enfocándolo en su comportamiento en curva, mediante la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). El trabajo comienza con una breve introducción a la mecánica de fluidos y a la aerodinámica y dinámica vehicular. Luego, se detallan las simulaciones CFD utilizadas, incluyendo la descripción de la malla, las condiciones de control, los resultados y su automatización para una mayor eficiencia. El proceso de diseño del Sidewing empieza estudiando diferentes conceptos con el propósito de seleccionar un concepto definitivo. Posteriormente, este concepto se enfoca en la optimización y perfeccionamiento del mismo, especialmente con el objetivo de mejorar su desempeño en curva. En resumen, este trabajo abarca desde la concepción del Sidewing hasta su validación a través de CFD, contribuyendo a la mejora de la eficiencia y rendimiento del monoplaza ETRX de e-Tech Racing., This work focuses on the design and analysis of the Sidewing of a Formula Student single-seater, in collaboration with e-Tech Racing, to compete in the summer of 2024. Concepts of competition aerodynamics are addressed, focusing on its behavior in corners using Computational Fluid Dynamics (CFD). The thesis begins with a brief introduction to fluid mechanics, aerodynamics, and vehicle dynamics. Afterwards, the CFD simulations are defined, including the characteristics of the mesh, the boundary conditions, the results, and its automation for higher efficiency. The design process of the Sidewing starts by studying different concepts with the purpose of selecting a final concept. Subsequently, this concept focuses on its optimization and improvement, especially with the aim of improving tis cornering performance. In summary, this thesis ranges from the conception of the Sidewing to its validation through CFD, contributing to the improvement of the efficiency and performance of the e-Tech Racing ETRX single-seater.

El presente proyecto explica cómo se ha llevado a cabo el diseño y creación de un sistema de alerones modulares para una motocicleta de competición, cuyo sistema se basa en la “modularidad” de la posición de los alerones, habilitando su movimiento para ajustar su posición y poder generar las fuerzas aerodinámicas necesarias. Otro aspecto que se ha tenido en cuenta para el diseño ha sido habilitar la posibilidad de implementación de un sistema automático electrónico que sea capaz de regular la posición de los alerones de forma automática. El proceso seguido para la creación del sistema de alerones modulares y el cumplimiento de los objetivos propuestos es el siguiente: Primeramente, se analiza la evolución histórica de la aerodinámica de las motocicletas de competición para comprender las mejoras que se han ido desarrollando a lo largo del tiempo. También se analiza la evolución del modelo utilizado por Ducati para el campeonato de MotoGP. Una vez se ha visto la historia y evolución, se procede a exponer los conceptos teóricos más importantes a entender y que servirán de base y fundamentos para la realización de los cálculos. También se explica detalladamente las diferentes partes que componen un alerón. Seguidamente, y gracias a la comprensión de los fundamentos teóricos, se realizan los cálculos para poder diseñar los alerones. Posteriormente, se calculan las fuerzas aerodinámicas y el comportamiento que presentarán los alerones en varias situaciones de velocidades distintas. Se diseñan cuatro versiones distintas de alerones para lograr diferentes objetivos. Después de llevar a cabo los cálculos del alerón, se procede a calcular la generación de fuerzas según la variación de la posición del alerón en el sistema modular. Una vez se han llevado a cabo todos los cálculos, se realizan análisis y simulaciones de las cuatro versiones del alerón para ver cual presenta mejor rendimiento y se compara los efectos que aportará cada uno. También se realiza una simulación de un, This project explains how the design and creation of a modular wing system for a racing motorbike has been carried out, whose system is based on the "modularity" of the position of the wings, enabling their movement to adjust their position and to be able to generate the necessary aerodynamic forces. Another aspect that has been considered in the design has been to enable the possibility of implementing an automatic electronic system that can regulate the position of the wings automatically. The process followed for the creation of the modular aileron system and the fulfilment of the proposed objectives is as follows: Firstly, the historical evolution of the aerodynamics of racing motorbikes is analysed to understand the improvements that have been developed over time. The evolution of the model used by Ducati for the MotoGP championship is also analysed. Once we have seen the history and evolution, I proceed to explain the most important theoretical concepts to understand and that will serve as a basis and foundation for the calculations. The different parts that make up an aileron are also explained in detail. Afterwards, and thanks to the understanding of the theoretical foundations, the calculations are made to be able to design the wings. Subsequently, the aerodynamic forces and the behaviour of the ailerons in various speed situations are calculated. Four different versions of wings are designed to achieve different objectives. After the wing calculations have been carried out, the force generation is calculated according to the variation of the aileron position in the modular system. Once all the calculations have been carried out, analyses and simulations of the four versions of wings are carried out to see which one performs best and to compare the effects that each one will bring. A simulation of a 3D model of a racing motorbike with and without wings is also carried out to see the positive effects generated by the wings. Finally, the best material for the

This project aims to re-design and analyze the aerodynamics of a Low-Boom Supersonic Business Jet (SSBJ) to minimize sonic boom impact while maintaining efficient supersonic travel capabilities. The primary objective is to improve the lift-to-drag ratio of the aircraft, thus enhancing its aerodynamic efficiency and ensuring its feasibility for overland flight. The methodology includes the use of Computer-Aided Design (CAD) and Computational Fluid Dynamics (CFD). The CAD design is performed using SolidWorks, which enables precise modeling and iterative modifications of the jet's components. This process involves the integration of various design elements to optimize the overall aerodynamic profile. The CFD analysis is conducted using Ansys Fluent 2022R2, where simulations are based on the Euler equations to capture the high-speed compressible flow characteristics of the aircraft. These simulations help in evaluating the aerodynamic performance under different flight conditions, focusing on minimizing the sonic boom while achieving efficient aerodynamic performance. The redesign is anticipated to offer a 15% efficiency improvement and a higher value of the lift-to-drag ratio compared to the original configuration, aligning with the project's objectives. For future work, it is essential to complete the test matrix and conduct a mission simulation of the aircraft to verify that it is a better configuration. The findings are validated through a series of simulations that demonstrate improved performance metrics across various flight scenarios, confirming the success of the design modifications. This project is organized into five chapters: Introduction, Low-Boom Supersonic Business Jet Design, Methodology, Results, and Conclusions. Each chapter provides a logical progression from the historical context and design requirements to the detailed analysis and final conclusions., Outgoing, Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura

Aquest treball consisteix a estudiar, dissenyar i optimitzar, així com en l'anàlisi de resultats d'un tren d'alerons. Bàsicament s'estudia el comportament i el canvi que hi ha aerodinàmicament quan en comptes de col·locar un aleró simple, es col·loca un tren de dos alerons, d'una o altra forma i posició, i en quina és més eficient mitjançant un programa de mecànica de fluids computacional (CFD)., Este trabajo consiste en el estudio, el diseño y la optimización, así como el análisis de resultados de un tren de alerones. Básicamente se estudia el comportamiento y el cambio que hay aerodinámicamente cuando en vez de colocar un alerón simple, se coloca un tren de dos alerones, de una u otra forma y posición, y en cual es más eficiente mediante un software de mecánica de fluidos computacional (CFD)., This work relate to of the study, design and optimization, as well as the analysis of results of an more-than-one aileron. Basically, the behavior and the change that occurs aerodynamically are studied when, instead of placing a simple aileron, a train of two ailerons is placed, in one or another shape and position, and in which is more efficient using computational fluid mechanics software. (CFD).

A comprehensive analysis of the unsteady flow dynamics past the 30P30N three-element high lift wing is performed by means of large eddy simulations at different angles of attack (AoA=5°, 9°, and 23°) and at a Reynolds number of Rec=750.000 (based on the nested chord). Results are compared with experimental and numerical investigations, showing a quantitatively good agreement and, thus, proving the reliability and accuracy of the present simulations. Within the slat and main coves, large recirculation bubbles are bounded by shear layers, where the onset of turbulence is triggered by Kelvin–Helmholtz instabilities. In the energy spectrum of the velocity fluctuations, the footprint of these instabilities is detected as a broadband peak; its frequency being moved toward lower values as the angle of attack increases. Kelvin–Helmholtz vortices roll-up and break down into small scales that eventually impinge into the slat and main coves lower surfaces. The slat impingement shows to be more prominent, and hence, larger velocity and pressure fluctuations are observed. The impingement strength diminishes with the angle of attack in both coves, while higher fluctuations are originated on the slat and main respective suction sides, leading to larger boundary layers. This is associated with the displacement of the stagnation point with the angle of attack. Another salient feature observed is the laminar-to-turbulent flow transition in the main and flap leading edges although the average location of this transition seems to not be affected by the angle of attack. Tollmien–Schlichting instabilities precede this transition, with the disturbances amplified by the inviscid mode at low angles of attack, while at AoA=23°, the local Reynolds number on the main suction side is incremented and the viscous mode becomes important. The analysis shows that the turbulent wake formed at the trailing edge of all elements dominates the dynamics downstream. This is especially true at the higher an, This research has received financial support from the Ministerio de Ciencia e Innovación of Spain (Nos. PID2020-116937RB-C21 and PID2020-116937RB-C22). Furthermore, simulations were conducted with the assistance of the Red Española de Supercomputación (RES) and the EuroHPC JU, who granted us computational resources at the HPC facilities of MareNostrum IV, at Barcelona Supercomputing Center (IM-2022-3-0005), and Vega, at Institute of Information Science (REG- 2022R01-030), respectively. Finally, R. Montalà would like to express gratitude to the Departament de Recerca i Universitats de la Generalitat de Catalunya for awarding the FI-SDUR grant (No. 2022 FISDU 00066), which supports his doctoral studies., Peer Reviewed, Postprint (published version)

Este proyecto incluye el diseño de un alerón trasero de Formula 1 el cual cumple con la normativa técnica de la FIA y ha sido analizado mediante simulaciones CFD para estudiar el funcionamiento del DRS., El tema de este proyecto de final de grado fue elegido por el alumno por su interés en la materia y por su pasión hacia los deportes de motor en general. En un principio, sus conocimientos de aerodinámica y de la normativa de esta competición eran prácticamente inexistentes por lo que, des del inicio, el objetivo principal del alumno ha sido aprender sobre el tema. Concretando un poco más, los objetivos del proyecto eran diseñar un alerón trasero de Fórmula 1 que cumpliera la normativa y tuviera un comportamiento similar a los utilizados por los equipos reales para así poder entender el funcionamiento del DRS y su gran importancia a la hora de adelantar. A lo largo de este documento se describen de forma detallada todos los pasos que se han llevado a cabo hasta llegar al modelo final del alerón. Empezando por la fase de investigación y comprensión del reglamento técnico de la FIA, pasando por la elección de los perfiles y el modelado del alerón terminando con las simulaciones CFD son, a grandes rasgos, las fases principales que han constituido este proyecto. En cada una de ellas se han empleado conocimientos adquiridos a lo largo de los cuatro años de carrera, pero también ha sido necesario un trabajo exhaustivo de investigación y de aprendizaje en casi todas las partes. Concluyendo con la opinión del autor, ha sido un verdadero placer realizar este proyecto. Ha sido una gran oportunidad para aprender muchísimo sobre un tema apasionante y, a pesar de tratarse de un proyecto académico, los resultados obtenidos son concordantes con la realidad por lo que la valoración del proyecto es muy positiva., The topic for this Bachelor’s Degree Final Project was chosen by the student because of his interest on the subject and his overall passion for motorsports. At the start of the project, his knowledge about aerodynamics and technical regulations where close to none and that is why, from the very beginning, his main goal with this project was to learn as much as possible about the chosen topic. In a more specific matter, the main goals for this thesis were to design an F1 rear wing that complied with the FIA technical regulations and that performed similarly to real rear wings to later analyze the DRS system and its importance in overtaking. Throughout this document, all the steps taken in order to get to the final design of the wing are described. Starting with the regulations’ comprehension and research phase, later choosing the Airfoil and modeling of the wing to eventually doing the CFD simulations are the main phases that have constituted this project. In most of them, knowledge learnt in subjects attended during the last four years has been used. But mostly, the biggest part of information needed for each phase has come from research. Concluding with the author’s opinion, it has been a real pleasure carrying out this project. It has been an amazing opportunity to learn a lot about an exciting subject and, even though it is an academic project, the results are pretty close to reality. Overall, the evaluation of the project is very positive.

Este proyecto se centra en el estudio de un perfil aerodinámico con la idea de validar OpenFOAM como software para poder ser utilizado en ámbitos como el académico o el profesional. Para ello se compararán dos métodos. En primer lugar, se realizará el estudio en un túnel de viento donde se obtendrán datos de presión y de fuerzas de lift y drag. Con este mismo perfil, se realizará una simulación con el software libre OpenFOAM. En este apartado se incluyen conceptos sobre el programa para que el lector pueda entender toda la información. Una vez se tienen los resultados, se realizan unos gráficos que permiten comparar ambos casos de manera sencilla para poder concluir si OpenFOAM tiene los resultados esperados., This project focuses on the study of an aerodynamic profile with the idea of validating OpenFOAM as software to be used in academic or professional areas. To do this, two methods will be compared. Firstly, the study will be carried out in a wind tunnel where pressure data and lift and drag forces will be obtained. With this same profile, a simulation will be made with the free software OpenFOAM. This section includes concepts about the program so that the reader can understand all the information. Once the results are obtained, comparative graphs are made that allow the reader to easily compare the two cases to conclude if OpenFOAM has the expected results., Aquest projecte es centra en l’estudi d’un perfil aerodinàmic amb la idea de validar OpenFOAM com a programari per poder ser utilitzat en àmbits com poden ser l’acadèmic o el professional. Per fer-ho es compararan dos mètodes. En primer lloc, es farà l’estudi en un túnel de vent on s’obtindran dades de pressió i de forces de lift i drag. Amb aquest mateix perfil, es farà una simulació amb el programari lliure OpenFOAM. En aquest apartat s’inclouen conceptes sobre el programa per tal de que el lector pugui entendre tota la informació. Un cop es tenen els resultats, es fan uns gràfics que permeten comparar els dos casos de manera senzilla per poder concloure si OpenFOAM té els resultats esperats.

In the automotive world, one of the key concepts at the time of the study is the aerodynamics of the vehicle. Within this sector, Formula 1 racing cars in particular, are the most demanding when it comes to complying with good aerodynamics to achieve the highest possible efficiency and thus achieve high speeds with good grip to the ground. The objective of the TFG is based on the aerodynamic study of the NACA0012 profile as a simplified model of a wing of a formula 1 car, which is subject to geometric variations in the suction surface of the profile. Specifically, two types of modifications will be applied: one will be based on the use of humps, while the other will be based on the use of dimples. Both types will deal with different aspects of the design to be studied, as well as the position and depth, as well as the angle of attack of the wing. Once the designs with the desired changes in the surface of the extraction are obtained, they will be analyzed by 3D simulations with the software "OpenFOAM" to study its aerodynamics through the results and determine whether the modifications applied in the profile help to improve its efficiency. After analyzing the values obtained in the simulations, it is concluded that none of the new modifications help to improve the aerodynamic profile. The added protuberances are extended along the spanwise direction, that is, they are not 3D protuberances, with the use of 3D protuberances, the three-dimensional effects they would cause could be very different from those obtained., Objectius de Desenvolupament Sostenible::9 - Indústria, Innovació i Infraestructura

[Abstract] This work presents an investigation into the influence of aeroelastic parameters on the reliability of bridges subjected to extreme wind loads. The increasing span lengths of recent suspension bridges necessitate a more detailed and precise examination of their behavior in the face of aeroelastic phenomena. Phenomena such as flutter or buffeting can lead to structural serviceability issues or even structural collapse. Therefore, analyses of these phenomena have been conducted in specific cases of largespan bridges, considering various parameters influencing the structure’s response to aeroelastic phenomena. These considerations encompass factors such as the impact of static deformation on the aeroelastic behavior of the bridge deck and the incorporation of mechanical dampers to enhance structural damping. Furthermore, the parameters governing these phenomena carry associated uncertainties due to diverse factors. This uncertainty has been characterized, and a reliability analysis has been carried out using a probabilistic approach, determining the probability of structural failure considering aeroelastic phenomena. This probabilistic approach has been applied to a large-span bridge, introducing the most critical aeroelastic parameters as random variables. The probability of structure failure has been assessed, considering both flutter and buffeting phenomena. This comprehensive analysis provides insights into the robustness and reliability of the structure under extreme wind load phenomena, contributing to a more informed understanding of its aeroelastic performance., [Resumen] Este trabajo presenta una investigación sobre la influencia de parámetros aeroelásticos en la fiabilidad de puentes sometidos a cargas de viento extremas. El aumento de la longitud de vano en puentes colgantes recientes requieren un examen más detallado y preciso de su comportamiento frente a fenómenos aeroelásticos. Fenómenos como el flameo o el bataneo pueden dar lugar a problemas de servicio estructural o incluso al colapso de la estructura. Por lo tanto, se han realizado análisis de estos fenómenos en casos específicos de puentes de gran envergadura, teniendo en cuenta diversos parámetros que influyen en la respuesta de la estructura a los fenómenos aeroelásticos. Estas consideraciones abarcan factores como el impacto de la deformación estática en el comportamiento aeroelástico del tablero del puente y la incorporación de amortiguadores mecánicos para mejorar el amortiguamiento estructural. Además, los parámetros que rigen estos fenómenos conllevan incertidumbres asociadas debido a diversos factores. Esta incertidumbre se ha caracterizado y se ha realizado un análisis de fiabilidad utilizando un enfoque probabilístico, determinando la probabilidad de fallo estructural considerando los fenómenos aeroelásticos. Este enfoque probabilístico se ha aplicado a un puente de gran envergadura, introduciendo los parámetros aeroelásticos más críticos como variables aleatorias. Se ha evaluado la probabilidad de fallo de la estructura, teniendo en cuenta tanto el flameo como el bataneo. Este análisis proporciona información sobre la solidez y fiabilidad de la estructura bajo influencias de fenómenos provocados por vientos extremos, contribuyendo a una comprensión más detallada de su comportamiento aeroelastico., [Resumo] Este traballo presenta unha investigación sobre a influencia de parámetros aeroelásticos na fiabilidade de pontes sometidos a cargas de vento extremo. O aumento da lonxitude do vano en pontes colgantes recentes require un exame máis detallado e preciso do seu comportamento fronte a fenómenos aeroelásticos. Fenómenos como o flameo ou o bataneo poden dar lugar a problemas de servizo estrutural ou mesmo ao colapso da estrutura. Por iso, realizaronse análises destes fenómenos en casos específicos de pontes de gran envergadura, tendo en conta diversos parámetros que inflúen na resposta da estrutura aos fenómenos aeroelásticos. Estas consideracións abranguen factores como o impacto da deformación estática no comportamento aeroelástico do taboleiro do ponte e a incorporación de amortecedores mecánicos para mellorar o amortecemento estrutural. Ademais, os parámetros que rexen estes fenómenos conlevan incertezas asociadas debido a diversos factores. Esta incerteza caracterizouse e realizouse unha análise de fiabilidade utilizando un enfoque probabilístico, determinando a probabilidade de fallo estrutural considerando os fenómenos aeroelásticos. Este enfoque probabilístico aplicouse a unha ponte de gran envergadura, introducindo os parámetros aeroelásticos máis críticos como variables aleatorias. Avaliouse a probabilidade de fallo da estrutura, tendo en conta tanto o flameo como o bataneo. Esta análise fornece información sobre a solidez e fiabilidade da estrutura baixo influencias de fenómenos provocados por ventos extremos, contribuíndo a unha comprensión máis detallada do seu comportamento aeroelástico.

In an era where environmental concerns and technological innovation intersect, the aviation industry has to begin a transformative journey toward the discovery of sustainable aircraft designs. The study centers around the Blended Wing Body (BWB) aircraft, a promising design that deviates from conventional designs and has the potential to improve fuel efficiency and reduce noise levels. A detailed aerodynamic analysis of a BWB aircraft model is performed, providing important insights into its performance and feasibility. The BWB aircraft model's aerodynamic performance highlights its extraordinary potential to improve fuel efficiency and minimize noise pollution. A BWB aircraft's curved, continuous wing design allows for more efficient airfoil performance, lowering drag and increasing overall aerodynamic characteristics. This results in lower fuel usage and emissions. Furthermore, the smoother airflow over the fuselage of the blended-body airplane leads to lower noise levels, making it a quieter and more environmentally friendly option when compared to traditional aircraft. The outcomes of this study contribute to the ongoing debate about sustainable aviation by providing a blueprint for shaping the industry's future. The report highlights the importance of innovative aircraft designs in developing a more sustainable and greener future for aviation. This study demonstrates how enhanced aerodynamic performance can contribute significantly to accomplishing these sustainability goals using the aerodynamic analysis of the BWB aircraft model.

El mundial de resistència és una de les competències de motor més dures i amb més renom que existeix. Les curses de Le Mans han sigut objecte de culte dels aficionats desde que es van reprendre cap als anys 50 del segle passat, i han presenciat el naixement de cotxes de llegenda dels fabricants més importants del món, com Mercedes, Aston Martin, Ferrari o Porsche. Actualment, després d’uns anys difícils on la majoria de fabricants importants van abandonar la competició sobretot per temes de costos, el mundial de resistència és més viu que mai, amb 10 fabricants diferents a la categoria Hypercar, que és la classe superior, a part d’altres marques treballant per accedir-hi. Com a objectiu del treball s’ha marcat el disseny d’un concepte Le Mans Hypercar dins el marc normatiu per a la temporada 2023 capaç de generar 1000 kg de càrrega aerodinàmica a una velocitat de 250 km/h. El resultat ha sigut 3 prototips amb conceptes diferents, que han estat simulats i analitzats amb el programa SimScale, un programa de simulació de fluids que treballa a la xarxa i permet l’ús lliure per a estudiants fent servir un perfil públic. El Proto03, tercer i últim prototip simulat obté una càrrega aerodinàmica de 1277 kg a 250 km/h, valor que satisfà l’objectiu plantejat en aquest treball., The World Endurance Championship is one of the toughest and most prestigious racing competitions that exists. The Le Mans races have been a cult favorite among fans since they resumed in the 1950s, witnessing the birth of legendary cars from the world's most important manufacturers, such as Mercedes, Aston Martin, Ferrari, and Porsche. Currently, after some challenging years where most major manufacturers withdrew from the competition mainly due to cost issues, the World Endurance Championship is more alive than ever, with 10 different manufacturers in the Hypercar category, which is the top class, along with other brands working to join it. The object of this project was to design a Le Mans Hypercar concept within the regulations for the 2023 season capable of generating 1000 kg of aerodynamic downforce at a speed of 250 km/h. The result has been three prototypes with different concepts, which have been simulated and analyzed using the SimScale program, a fluid simulation program that operates online and allows free use for students using a public profile. The Proto03, the third and final simulated prototype, achieves an aerodynamic downforce of 1277 kg at 250 km/h, a value that meets the objective set in this project.

[Abstract] This work presents an investigation into the influence of aeroelastic parameters on the reliability of bridges subjected to extreme wind loads. The increasing span lengths of recent suspension bridges necessitate a more detailed and precise examination of their behavior in the face of aeroelastic phenomena. Phenomena such as flutter or buffeting can lead to structural serviceability issues or even structural collapse. Therefore, analyses of these phenomena have been conducted in specific cases of largespan bridges, considering various parameters influencing the structure’s response to aeroelastic phenomena. These considerations encompass factors such as the impact of static deformation on the aeroelastic behavior of the bridge deck and the incorporation of mechanical dampers to enhance structural damping. Furthermore, the parameters governing these phenomena carry associated uncertainties due to diverse factors. This uncertainty has been characterized, and a reliability analysis has been carried out using a probabilistic approach, determining the probability of structural failure considering aeroelastic phenomena. This probabilistic approach has been applied to a large-span bridge, introducing the most critical aeroelastic parameters as random variables. The probability of structure failure has been assessed, considering both flutter and buffeting phenomena. This comprehensive analysis provides insights into the robustness and reliability of the structure under extreme wind load phenomena, contributing to a more informed understanding of its aeroelastic performance., [Resumen] Este trabajo presenta una investigación sobre la influencia de parámetros aeroelásticos en la fiabilidad de puentes sometidos a cargas de viento extremas. El aumento de la longitud de vano en puentes colgantes recientes requieren un examen más detallado y preciso de su comportamiento frente a fenómenos aeroelásticos. Fenómenos como el flameo o el bataneo pueden dar lugar a problemas de servicio estructural o incluso al colapso de la estructura. Por lo tanto, se han realizado análisis de estos fenómenos en casos específicos de puentes de gran envergadura, teniendo en cuenta diversos parámetros que influyen en la respuesta de la estructura a los fenómenos aeroelásticos. Estas consideraciones abarcan factores como el impacto de la deformación estática en el comportamiento aeroelástico del tablero del puente y la incorporación de amortiguadores mecánicos para mejorar el amortiguamiento estructural. Además, los parámetros que rigen estos fenómenos conllevan incertidumbres asociadas debido a diversos factores. Esta incertidumbre se ha caracterizado y se ha realizado un análisis de fiabilidad utilizando un enfoque probabilístico, determinando la probabilidad de fallo estructural considerando los fenómenos aeroelásticos. Este enfoque probabilístico se ha aplicado a un puente de gran envergadura, introduciendo los parámetros aeroelásticos más críticos como variables aleatorias. Se ha evaluado la probabilidad de fallo de la estructura, teniendo en cuenta tanto el flameo como el bataneo. Este análisis proporciona información sobre la solidez y fiabilidad de la estructura bajo influencias de fenómenos provocados por vientos extremos, contribuyendo a una comprensión más detallada de su comportamiento aeroelastico., [Resumo] Este traballo presenta unha investigación sobre a influencia de parámetros aeroelásticos na fiabilidade de pontes sometidos a cargas de vento extremo. O aumento da lonxitude do vano en pontes colgantes recentes require un exame máis detallado e preciso do seu comportamento fronte a fenómenos aeroelásticos. Fenómenos como o flameo ou o bataneo poden dar lugar a problemas de servizo estrutural ou mesmo ao colapso da estrutura. Por iso, realizaronse análises destes fenómenos en casos específicos de pontes de gran envergadura, tendo en conta diversos parámetros que inflúen na resposta da estrutura aos fenómenos aeroelásticos. Estas consideracións abranguen factores como o impacto da deformación estática no comportamento aeroelástico do taboleiro do ponte e a incorporación de amortecedores mecánicos para mellorar o amortecemento estrutural. Ademais, os parámetros que rexen estes fenómenos conlevan incertezas asociadas debido a diversos factores. Esta incerteza caracterizouse e realizouse unha análise de fiabilidade utilizando un enfoque probabilístico, determinando a probabilidade de fallo estrutural considerando os fenómenos aeroelásticos. Este enfoque probabilístico aplicouse a unha ponte de gran envergadura, introducindo os parámetros aeroelásticos máis críticos como variables aleatorias. Avaliouse a probabilidade de fallo da estrutura, tendo en conta tanto o flameo como o bataneo. Esta análise fornece información sobre a solidez e fiabilidade da estrutura baixo influencias de fenómenos provocados por ventos extremos, contribuíndo a unha comprensión máis detallada do seu comportamento aeroelástico.

As the space industry continues to grow rapidly, the development of reusable launch vehicles has become crucial in achieving cost-effective and sustainable access to space. Payload capacity optimisation has been at the forefront of this effort, leading to a renewed interest in hammerhead or bulbous payload fairing (PLF) configurations. These designs feature a larger diameter in the PLF than in the rest of the launch vehicle, enabling the same structure to be used for large payloads. However, the transonic regime poses unique challenges for these PLFs due to their susceptibility to flow separation and strong pressure fluctuations. This master thesis investigates the influence of nose and boat-tail geometries on flow phe-nomena, particularly shock wave generation, around hammerhead configurations in transonic conditions. The research was conducted through three distinct experimental campaigns in the transonic wind tunnel TST-27 at the high-speed laboratory of TU Delft, employing schlieren, oil flow, and Particle Image Velocimetry (PIV) techniques. The study revealed notable insights into the aerodynamics of the hammerhead PLF con-figurations. Boat-tails set at five and 15-degree angles were observed to broaden the range of shock wave oscillations, introducing an additional shock wave that could occasionally merge with existing ones. Moreover, the conic nose design induced higher shock wave oscillations, while the bi-conic nose introduced an extra shock wave compared to the conic and ogive noses. The study also found that altering the nose shape while keeping the boat-tail constant, or vice versa, resulted in similar effects on flow dynamics. These findings underscore the critical role that nose and boat-tail geometries play in shap-ing the aerodynamic behaviour of hammerhead PLF configurations. The results have impli-cations for such configurations’ design and stability considerations in transonic conditions. It was observed that raising the Mach number heightened sho

El present projecte proposa analitzar les capacitats d’un aleró lateral d’una motocicleta dissenyat per a treballar en condicions de competició o d’alt rendiment mecànic. La virtut d’aquest component és la seva creació mitjançant tecnologies de fabricació additiva amb mètodes i medis accessibles. Per dur a terme l’anterior, se segueix un procediment de recerca de materials d’impressió per mitjà del modelat per deposició fosa per conèixer i avaluar les propietats d’aquests, determinant un candidat que ofereix unes característiques òptimes per suportar les condicions de contorn adverses que suposen les altes velocitats. S’estructura un aleró que consta d’un perfil alar adient per generar les forces que permeten a les motocicletes augmentar la seva càrrega aerodinàmica en termes de sustentació per facilitar l’assoliment d’altes velocitats en el mínim temps possible. Aquest perfil se li adapta la geometria per tal de poder complir amb les normatives que se li requereixen per ser completament legal i funcional. Seguidament, es realitzen estudis mecànics sobre la peça que comporten diverses anàlisis de dinàmica de fluids computacional i anàlisis de tensions, càlculs que son corroborats mitjançant proves experimentals en el túnel de vent que finalment determinen l’èxit de la viabilitat funcional de l’aleró. En última instància s’examina el potencial del disseny valorant la seva implementació i d’altres possibles opcions d’aplicació dins de l’àmbit del motociclisme donada la versatilitat que ofereix la metodologia emprada., Este proyecto propone analizar las capacidades de un alerón lateral de una motocicleta diseñado para trabajar en condiciones de competición o de alto rendimiento mecánico. La virtud de este componente es su creación mediante tecnologías de fabricación aditiva con métodos y medios accesibles. Para llevar a cabo lo anterior, se sigue un procedimiento de búsqueda de materiales de impresión mediante el modelado por deposición fundida para conocer y evaluar las propiedades de éstos, determinando un candidato que ofrece unas características óptimas para soportar las condiciones de contorno adversas que suponen las altas velocidades. Se estructura un alerón que consta de un perfil alar adecuado para generar las fuerzas que permiten a las motocicletas aumentar su carga aerodinámica en términos de sustentación para facilitar la consecución de altas velocidades en el mínimo tiempo posible. A este perfil se le adapta la geometría para poder cumplir con las normativas que se le requieren para ser completamente legal y funcional. Seguidamente se realizan estudios mecánicos sobre la pieza que conllevan varios análisis de dinámica de fluidos computacional y análisis de tensiones, cálculos que son corroborados mediante pruebas experimentales en el túnel de viento que finalmente determinan el éxito de la viabilidad funcional del alerón. En última instancia se examina el potencial del diseño valorando su implementación y otras posibles opciones de aplicación dentro del ámbito del motociclismo dada la versatilidad que ofrece la metodología utilizada., This project proposes to analyse the capabilities of a motorcycle side spoiler designed to work in competition or high mechanical performance conditions. The virtue of this component is its creation through additive manufacturing technologies with accessible methods and means. To carry out the above, a procedure is followed to search for printing materials by means of fused deposition modelling to know and evaluate their properties, determining a candidate that offers optimal characteristics to support the contour conditions adverse effects of high speeds. A spoiler is structured that consists of a suitable wing profile to generate the forces that allow motorcycles to increase their aerodynamic load in terms of lift to facilitate the achievement of high speeds in the minimum possible time. This profile adapts its geometry to be able to comply with the regulations required to be completely legal and functional. Next, mechanical studies are carried out on the piece that involve several computational fluid dynamics and stress analyses, calculations that are corroborated through experimental tests in the wind tunnel that ultimately determine the success of the functional viability of the spoiler. Ultimately, the potential of the design is examined by assessing its implementation and other possible application options within the field of motorcycling given the versatility offered by the methodology used.

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Aquest projecte es basa en l’estudi aerodinàmic aplicat als vehicles, mitjançant la implantació de varis elements aerodinàmics, s’ha volgut veure, d’una manera més numèrica, com l’aire afecta als cotxes. El vehicle triat per fer l’estudi és un Tesla Cybertruck del 2023, un cotxe electric que va bé per aplicar-li les millores i fer les simulacions degut a la seva geometria simple comparada amb altres cotxes. El treball està dividit principalment en tres parts, introducció als conceptes bàsics de l’aerodinàmica, disseny de les millores a aplicar al cotxe de sèrie i simulació amb CFD dels diferents models. A la primera part s’ha volgut explicar els conceptes bàsics de l’aerodinàmica per poder comprendre com es comporta el flux de l’aire al voltant del cotxe i quin efecte provoca en el cotxe. A la segona part, a partir d’un model del cotxe de sèrie s’han dissenyat amb Solidworks un aleró i un splitter de manera que gràcies a aquests elements aerodinàmics es pugues aconseguir sustentació negativa. A la tercera part s’ha fet la simulació mitjançant CFD dels diferents models amb un mòdul de simulació de fluids de Solidworks; gràcies als càlculs que ha fet el programa s’han pogut veure els resultats. Finalment, comparant els resultats obtinguts s’ha pogut comprovar la utilitat de les millores i veure com els conceptes bàsics de l’aerodinàmica que s’havien estudiat es complien., This project is based on the aerodynamic study applied to vehicles, through the implantation of several aerodynamic elements, it was intended to show, in a more numeric way, how the air affects cars. The vehicle chosen to do the study is a Tesla Cybertruck from 2023, an electric car that perfectly suits to apply the improvements and make the simulations due to its simple geometry compared to other cars. The project is divided mainly in three parts, introduction to the basic concepts of aerodynamics, design of the improvements to apply to the serial car and simulation with CFD of the different models. In the first part the intention was to explain the basic concepts of aerodynamics to be able to understand how the air flow behaves around the car and what effect it causes to the car. In the second part, from a model of the serial car, a spoiler and a splitter have been designed with Solidworks to let these aerodynamic elements achieve a negative support (downforce). In the third part, the CFD simulation of the different models was carried out with a Solidworks fluid simulation module and thanks to the calculations that the program has done, it has been possible to see the results. Finally, comparing the results obtained, the utility of the improvements could be seen and confirmed, as well as how the basic concepts of the aerodynamics that had been studied were fulfilled.

En aquest Treball de Fi de Grau es fa un estudi aerodinàmic dels perfils alar NACA 0024, NACA 0006 i NACA 6412 amb un Reynolds de 1·106 mitjançant el software Ansys Fluent 2022 R2 i el model de turbulència emprat és el Shear Stress Transport k-omega. Es fa un recull de conceptes teòrics de l’aerodinàmica relacionats amb el projecte i s’explica tot el procediment metodològic que es du a terme amb el programa per realitzar les simulacions dels perfils alars en dues dimensions. L’objectiu del treball és veure les diferències aerodinàmiques entre els perfils per analitzar quins poden ser els factors que influeixen. S’extreuen els resultats i el mapa de contorns de les velocitats i pressions en els perfils. S’analitza el coeficient de sustentació, el coeficient de resistència i el despreniment de la capa límit. Els resultats es comparen i es validen amb la base de dades d’Airfoil Tools., En este Trabajo de Final de Grado se hace un estudio aerodinámico de los perfiles NACA 0024, NACA 0006 y NACA 6412 con un Reynolds de 1·106 mediante el software Ansys Fluent 2022 R2 y el modelo de turbulencia utilizado es el Shear Stress Transport k-omega. Se hace una recopilación de conceptos teóricos de la aerodinámica relacionados con el proyecto y se explica todo el procedimiento metodológico que se lleva a cabo con el programa para realizar las simulaciones de los perfiles alares en dos dimensiones. El objetivo del trabajo es ver las diferencias aerodinámicas entre los perfiles para analizar cuales pueden ser los factores que influyen. Se extraen los resultados y el mapa de contornos de velocidades y presiones en los perfiles. Se analiza el coeficiente de sustentación, el coeficiente de resistencia y el desprendimiento de la capa límite. Los resultados se comparan y se validan con la base de datos de Airfoil Tools., This bachelor’s final thesis consists in an aerodynamic study of the airfoils NACA 0024, NACA 0006 and NACA 6412 with a Reynolds of 1·106 using the software Ansys Fluent 2022 R2 and the turbulence model Shear Stress Transport k-omega. A compilation of theoretical concepts of aerodynamics related to the project is made and the whole methodological procedure carried out with the program to perform the bidimensional simulations is explained. The aim of the project is to see the aerodynamic differences between the airfoils in order to analyze which may be the influencing factors. The results and the contour map of velocities and pressures in the airfoils are extracted. The lift coefficient, drag coefficient and the boundary layer detachment are analyzed. The results are compared and validated with the Airfoil Tools data base.

La Fórmula 1 fue testigo en 2022 del cambio de reglamentación técnica más importante en la historia del automovilismo. El objetivo, simplificar aerodinámicamente los monoplazas con tal de reducir la estela de aire sucio generada por estos y promover mayor competencia y lucha cuerpo a cuerpo. Pero lo que no esperaba nadie era que estos nuevos prototipos sufrieran exagerados rebotes en medio de una recta a velocidades muy elevadas, lo que fue llamado por todo el mundo como rebote, o marsopeo coloquialmente hablando. El presente estudio analizará con detenimiento este fenómeno en base a un previo entendimiento de los fundamentos básicos de la aerodinámica y mecánica de fluidos en monoplazas de competición. Por ello, se investigarán las causas de este efecto desde su vertiente aerodinámica y mecánica, y que aspectos del nuevo reglamento lo desencadenaron. Además, se estudiará por medio de técnicas de CFD la correlación existente entre la altura de manejo del coche y la aparición del fenómeno, siendo este último fuertemente influido por las nuevas regulaciones técnicas. La utilización, pues, de herramientas computacionales como CFD es ventajosa de cara a visualizar mediante métodos numéricos como un incremento de tan solo 15 mm del suelo del monoplaza puede reportar pérdidas de carga aerodinámica de aproximadamente 40 N, siendo no muy eficiente dicha propuesta resolutiva desde el punto de vista del rendimiento en pista del monoplaza. No solo eso, sino que la rigidez del muelle heave y el uso que se haga de este juega un papel crucial de cara a la erradicación total del marsopeo., Formula 1 witnessed in 2022 the largest and most important technical rules change in the history of motorsport. The aim was at simplifying radically the car’s aerodynamics to reduce the dirty air wake generated, and thus, promoting better racing and wheel to wheel battles. However, nobody expected that these new 2022 cars suffered somehow violent bouncing down any straight at very high speeds. Rapidly, this phenomenon was named porpoising and was one of the main talking points along the 2022 F1 season. The present study analyzes deeply this effect based on a previous understanding of the basic concepts of aerodynamics and fluid mechanics in motorsport cars. Therefore, a breakdown of it is required to essentially understand how it is triggered both aerodynamically and mechanically. Furthermore, it is evaluated by means of CFD techniques the existent correlation between the ride height of the car and the trigger of porpoising, which is strongly influenced by the new 2022 technical rules change. The usage of computational tools like CFD allows to thoroughly visualize, by means of numerical methods, how drastically a 15 mm floor raise may report downforce losses up to 40 N. Thus, this alternative is not quite efficient at aiming to minimize porpoising from an overall car performance point of view, and that’s not all, as it will be studied how a big role the heave spring stiffness and usage plays at attempting to reduce the enormous suspension jounce.

La importància de l'aerodinàmica en els buggys ha augmentat aquests darrers anys a causa de la introducció dels vehicles elèctrics, on l'eficiència és un factor que afecta directament a l'autonomia del vehicle. Aquest projecte recull l'estudi aerodinàmic d'un model a escala d'un buggy mitjançant un programa de Dinàmica de Fluids Computacional (CFD Computational Fluid Dynamics) anomenat Autodesk CFD. A la memòria, es descriuen els conceptes bàsics d'aerodinàmica com a introducció del tema i s'identifiquen les principals parts aerodinàmiques dels buggys i del buggy estudiat. Es modela en 3D i s'exposa el model al programari de simulació computacional per fer l'anàlisi aerodinàmica. A continuació s'analitzen els resultats numèrics obtinguts amb el programa per finalitzar amb el plantejament de possibles millores aerodinàmiques que es podrien implementar sobre aquest vehicle., The importance of aerodynamics in buggies has increased in recent years due to the introduction of electric vehicles, where efficiency is a factor that directly affects the autonomy of the vehicle. This project includes the aerodynamic study of a scale model of a buggy using a Computational Fluid Dynamics (CFD) program called Autodesk CFD. In the memory, the basic concepts of aerodynamics are described as an introduction to the subject and the main aerodynamic parts of the buggies and of the buggy studied are identified. The model is modeled in 3D and exposed to computer simulation software for aerodynamic analysis. Next, the numerical results obtained with the program are analyzed to end with the approach of possible aerodynamic improvements that could be implemented on this vehicle.

Formula 1, since its first championship in 1950, has been characterized as the pinnacle of innovation and development, with aerodynamics being one of the areas where most advances have been made throughout history. In fact, aerodynamics has become the most important aspect of modern Formula 1 cars, since they have large wings and diffusers that allow the cars to take corners at high speed. The objective of this thesis is to understand how aerodynamics have evolved throughout history and what differences, at an aerodynamic level, present two front wings from different eras. For this, four aerodynamic simulations will be carried out by CFD (Computational Fluid Mechanics). Specifically, two will be carried out for a front wing from the 90s and two for a front wing from 2018. The project has a historical contextualization and an explanation of the different aerodynamic elements that the teams have developed throughout history. Immediately afterwards, all the aerodynamic concepts necessary for the understanding of the project will be exposed. Next, the parts that a front wing has and what are the functions of these parts will be explained in detail. With all this information, finally, the aerodynamic simulations will be carried out and the results will be extracted. From the results obtained, it can be concluded that the 2018 wing is much more efficient, since, although it generates a similar air resistance to the front wing from the 90s, the 2018 wing generates much more downforce, which is what allows the car to take corners at a higher speed., La Fórmula 1, desde su primer campeonato en 1950 se ha caracterizado por ser la cima de la innovación y el desarrollo, siendo la aerodinámica uno de los ámbitos en el que más avances se han realizado a lo largo de la historia. De hecho, la aerodinámica se ha convertido en el aspecto más importante de los Fórmula 1 modernos, puesto que cuentan con grandes alerones y difusores que permiten a los coches poder tomar las curvas a una gran velocidad. El objetivo de esta tesis es comprender cómo ha evolucionado la aerodinámica a lo largo de la historia y qué diferencias, a nivel aerodinámico, presentan dos alerones delanteros de distintas épocas. Para ello, se realizarán cuatro simulaciones aerodinámicas por CFD (Mecánica de fluidos computacional). Concretamente se llevarán a cabo dos para un alerón de los años 90 y dos para un alerón de 2018. El proyecto cuenta con una contextualización histórica y una explicación de los distintos elementos aerodinámicos que han desarrollado los equipos a lo largo de la historia. Acto seguido, se expondrán todos los conceptos aerodinámicos necesarios para la comprensión del proyecto. Seguidamente, se explicará en detalle las partes que tiene un alerón delantero y cuáles son las funciones de dichas partes. Con toda esta información, finalmente, se realizarán las simulaciones aerodinámicas y se extraerán los resultados. A partir de los resultados obtenidos, se puede llegar a la conclusión de que el alerón de 2018 es mucho más eficiente, puesto que, aunque genera una resistencia al aire parecida al alerón de los años 90, el alerón de 2018 genera mucha más carga aerodinámica, permitiendo que el coche pueda tomar las curvas a una mayor velocidad.

This Bsc thesis presents an analysis of the aerodynamics of the Eppler149 airfoil profile.The Eppler149 is a symmetrical airfoil specifically designed for low Reynolds numbers, making it suitable for small aircraft, drones, and unmanned vehicles. The aim of this thesis is to perform an aerodynamic analysis of the Eppler149 airfoil, at flight conditions of Reynolds 60000, at an angle of attack of 16 degrees, which is considered as post-stall, and it could be particularly relevant for takeoff operations. To conduct the analysis, a structured C-type domain has been designed, using an hybrid mesh structured and unstructured created on gmsh software, and subsequently imported into OpenFOAM, for simulations. Three turbulence models, k-e, k-wSST, and Spalart-Allmaras models, have been examined to determine the most accurate and suitable model for our case. Through a comprehensive evaluation, the Spalart-Allmaras turbulence model has demonstrated the best performance and was selected for further analysis. To improve the aerodynamic behavior of the airfoil, a suction jet has been designed on the extrados surface of the airfoil, at intensities of 0%, 50%, 100% and 150% referenced to Reynolds in flight conditions. This active flow control technique aimed to enhance the performance and efficiency of the airfoil. Furthermore, a comparative study has been conducted by varying the shape of the leading edge to analyze its impact on aerodynamic performance. The findings of this research provide valuable insights into the aerodynamic characteristics of the Eppler149 airfoil at low Reynolds numbers and high angles of attack. The results highlight the effectiveness of the Spalart-Allmaras turbulence model in accurately predicting the flow behavior around the airfoil. The implementation of active flow control through suction demonstrated improvements in the aerodynamic performance of the airfoil, while the investigation of leading-edge variations shed light on their influence on aerodyn

[ES] Se trata de un estudio aerodinámico mediante mecánica de fluidos computacional (CFD) de los Common Research Models (CRM) o modelos comunes de investigación de aeronaves de la NASA y los efectos asociados a la incorporación del sistema de apoyo en éste. Existen numerosas maneras de acoplar un modelo de aeronave a un túnel de viento, y en el presente proyecto se analiza el efecto sobre del mismo sobre los resultados aerodinámicos. A través de la comparativa con los datos experimentales proporcionados por el NASA Langley National Transonic Facility (NTF) y el Ames 11-ft Wind Tunnels, entre otros, se llevará a cabo la validación de los resultados numéricos obtenidos., [EN] This is an aerodynamic study using computational fluid mechanics (CFD) of the Common Research Models (CRM) or common NASA aircraft research models and the effects associated with the incorporation of the support system in it. There are numerous ways to couple an aircraft model to a wind tunnel, and in this project the effect of this on the aerodynamic results is analyzed. Through the comparison with the experimental data provided by the NASA Langley National Transonic Facility (NTF) and the Ames 11-ft Wind Tunnels, among others, the validation of the numerical results obtained will be carried out.

[ES] Esta tesis aborda el modelado de las principales características aerodinámicas de una aeronave convencional en régimen de vuelo subsónico para ser implementadas dentro del modelo de datos del programa APD de Pacelab. El objetivo principal es utilizar el conjunto de métodos semiempíricos disponibles en la literatura existente para estimar el comportamiento de cualquier aeronave convencional durante su fase de diseño conceptual. Debido a la naturaleza de esta fase de diseño, los métodos empleados deben ser tales que permitan cálculos de potencia computacional rápidos y bajos para realizar múltiples iteraciones en un marco de tiempo reducido. El proveedor de la tesis, Saab AB, exige que estos métodos se digitalicen dentro del programa Pacelab APD, que es utilizado por la empresa para el modelado conceptual de nuevos aviones. Así, la definición geométrica y aerodinámica del modelo de aeronave proporcionada por Pacelab APD se utilizará como parámetros de entrada para los nuevos métodos y criterios implementados relacionados con la mecánica de vuelo. Esta tesis analiza, estudia y presenta los fundamentos básicos y conceptos avanzados de la mecánica de vuelo disponibles en la literatura, la metodología adoptada para su digitalización en Pacelab APD, los resultados obtenidos del uso de dichos métodos y una discusión final sobre su precisión y confiabilidad. , comparándolos con otros métodos y programas de software conocidos para calcular, entre otras cosas, derivadas aerodinámicas. Los resultados de este proyecto contribuirán al desarrollo de nuevos diseños de aeronaves de una forma más eficiente al proporcionar una herramienta para predecir sus características de vuelo durante la fase de diseño conceptual., [EN] This thesis addresses the modeling of the main aerodynamic characteristics of a conventional aircraft in subsonic flight regime to be implemented within the data model of the Pacelab APD program. The main objective is to use the set of semi-empirical methods available in the existing literature to estimate the behavior of any conventional aircraft during its conceptual design phase. Due to the nature of this design phase, the methods employed must be such that they allow for quick and low computational power calculations to perform multiple iterations within a reduced time frame. The thesis provider, Saab AB, demands that these methods be digitized within the Pacelab APD program, which is used by the company for the conceptual modeling of new aircraft. Thus, the geometric and aerodynamic definition of the aircraft model provided by Pacelab APD will be used as input parameters for the new implemented methods and criteria related to flight mechanics. This thesis analyzes, studies, and presents basic foundations and advanced concepts of flight mechanics available in the literature, the methodology adopted for its digitization in Pacelab APD, the results obtained from the use of such methods, and a final discussion on their accuracy and reliability, comparing them with other known methods and software programs to calculate, among other things, aerodynamic derivatives. The results of this project will contribute to the development of new aircraft designs in a more efficient way by providing a tool to predict their flight characteristics during the conceptual design phase.

[ES] Estudio aerodinámico mediante uso de programas de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD) sobre la influencia de los winglets sobre las ruedas de los prototipos de coches de Fórmula, diseñados de manera sencilla mediante CAD. También se considerarán los efectos causados por las ruedas sobre el fluido incidente, debidas al movimiento de las mismas, concluyendo en un estudio de las fuerzas aerodinámicas y características del flujo y recirculación en ambos casos, con winglets y sin ellos, y se pretende estudiar el beneficio de la laminación del flujo que producen estos elementos., [EN] Aerodynamic study using Computational Fluid Dynamics (CFD) software on the influence of over-wheel winglets on Formula car prototypes, designed in a simple way using CAD. The effects caused by the wheels on the incident fluid, due to the movement of the wheels, will also be considered, concluding in a study of the aerodynamic forces and characteristics of the flow and recirculation in both cases, with and without winglets, and it is intended to study the benefit of the lamination of the flow produced by these elements.

Els automatismes són aquells mecanismes autòmats que amb poca o nula intervenció humana són capaços de realitzar un moviment o procés. A poc a poc i amb el pas del temps, han anat guanyant importància tant en la indústria com al món de l’automoció. En aquest document es reflecteix el recorregut fet per al disseny d'un mecanisme d’activació d’un aleró dinàmic i el seu sistema d’accionament per a la seva principal utilització en circuits. Primerament, s'estudiarà els diferents mecanismes i sistemes de control d’automatismes que hi ha avui en dia i els diferents elements que els formen. A continuació, mitjançant tecnologia de disseny computacional, es dibuixarà i dimensionarà les diverses parts que finalment formarán el mecanisme d’activació. També és simularà el conjunt mitjançant un programa d’elements finits per a comprovar la seva resistència estructural i finalment es configurarà i programarà el sistema de control per a l’accionament d’aquest mecanisme utilitzant la plataforma Arduino. Per acabar i amb els diferents resultats obtinguts anteriorment, es crearà el prototip ja complet, aleró inclòs, que permetrà al vehicle guanyar estabilitat en les frenades gràcies al seu ús., Los automatismos son aquellos mecanismos autómatas que con poca o nula intervención humana son capaces de realizar un movimiento o proceso. Poco a poco y con el paso del tiempo, han ido ganando importancia tanto en la industria como en el mundo de la automoción. En este documento se refleja el recorrido realizado para el diseño de un mecanismo de activación de un alerón dinámico y su sistema de accionamiento para su principal utilización en circuitos. Primeramente, se estudiará los diferentes mecanismos y sistemas de control de automatismos que existen hoy en día y los diferentes elementos que los forman. A continuación, mediante tecnología de diseño computacional, se dibujará y dimensionará las distintas partes que finalmente formarán el mecanismo de activación. También se simulará el conjunto mediante un programa de elementos finitos para comprobar su resistencia estructural y finalmente se configurará y programará el sistema de control para el accionamiento de este mecanismo utilizando la plataforma Arduino. Por último y con los diferentes resultados obtenidos anteriormente, se creará el prototipo ya completo, alerón incluido, que permitirá al vehículo ganar estabilidad en las frenadas gracias a su uso., Automatisms are those mechanisms that with little or no human intervention are able to carry out a movement or a process. Little by little and over time, they have been gaining importance both in industry and in the automotive world. This document reflects the journey made for the design of a mechanism to activate a dynamic spoiler and its drive system for a main use in circuits. Firstly, the different mechanisms and automation control systems that exist today and the different elements that make them up will be studied. Next, using computational design technology, the various parts that will finally form the activation mechanism will be drawn and dimensioned. The assembly will also be simulated using a finite element program to check its structural resistance and finally the control system for the operation of the mechanism will be configured and programmed using the Arduino platform. Finally, with the different results obtained previously, the complete prototype will be created, spoiler included, which will allow the vehicle to gain stability during braking thanks to its use.

La finalidad de este proyecto es demostrar la mejora aerodinámica de un autobús a través de una serie de cambios, concretamente la reducción del coeficiente de arrastre. Para el estudio se ha diseñado con la herramienta de diseño CATIA un autobús base, el cual se analizará mediante la herramienta Hyperworks CFD 2022 para obtener unos valores de fuerza de arrastre y de Cd de los que partir para la mejora. Con el primer modelo estudiado, se procede al diseño del modelo aerodinámico. Este consiste en implementar una serie de cambios al autobús base como puede ser la sustitución de los retrovisores por cámaras o la optimización de la superficie frontal. Con el modelo aerodinámico diseñado, se procede de la misma manera que con el autobús base, se realiza un estudio CFD para obtener unos valores de fuerza de arrastre y CD. El autobús base presenta un Cd de 0.82, un valor bastante alto donde la carrocería es la protagonista ejerciendo una fuerza de arrastre de 2517.84 N. Del autobús aerodinámico se ha obtenido un Cd de 0.6, logrando una mejora significativa. En esta mejora ha contribuido mayormente la reducción de la fuerza de arrastre de la carrocería pasando a 1626.86 N y la sustitución de los retrovisores por cámaras, significando una reducción de la fuerza de arrastre del 93% respecto los retrovisores convencionales. Se puede concluir que la mejora aerodinámica propuesta para el autobús es efectiva logrando el objetivo del proyecto, reducir el coeficiente de arrastre del autobús convencional., The purpose of this project is to demonstrate the aerodynamic improvement of a bus, specifically the reduction of the drag coefficient. For the study, a base bus has been designed with the CATIA design tool, which will be analyzed using the Hyperworks CFD 2022 tool to obtain drag force and Cd values from which to start for the improvement. With the first model studied, we proceed to the design of the aerodynamic model. This consists of implementing a series of changes to the base bus, such as replacing the mirrors with cameras or optimizing the front surface. With the designed aerodynamic model, proceed in the same way as with the base bus, a CFD study is carried out to obtain drag force and CD values. The base bus has a Cd of 0.82, a fairly high value where the bodywork is the protagonist, exerting a drag force of 2517.84 N. The aerodynamic bus has obtained a Cd of 0.6, achieving a significant improvement. In this improvement, the reduction of the drag force of the body has contributed to 1626.86 N and the replacement of the rear-view mirrors with cameras, meaning a reduction of the drag force of 93% compared to conventional rear-view mirrors. It can be concluded that the aerodynamic improvement proposed for the bus is effective in achieving the objective of the project, which is to reduce the drag coefficient of the conventional bus.

Per començar, s’ha realitzat un disseny d’una motocicleta de producció bàsica, la qual ha servit per a afegir certes implementacions aerodinàmiques, i d’aquesta manera poder realitzar una comparació precisa entre els dos models. Quan ja es comptava amb el model base, s’ha dissenyat un carenat, un aleró davanter, i un grup d’alerons darrers per afegir-li a la motocicleta amb el principal objectiu de millor el seu rendiment aerodinàmic, factor implicava aconseguir una millora en càrrega aerodinàmica sense perjudicar la seva resistència a l’avanç. Quan ja es comptava amb els dos models dissenyats, s’ha realitzat una simulació aerodinàmica per a cadascun d’ells, amb les mateixes condicions d’entorn per tal que la posterior comparació fos justa i precisa. Per tal de realitzar aquesta simulació, s’ha hagut d’adaptar les dues geometries al software en qüestió, i d’aquesta manera, obtenir una simulació correcta que proposés una situació quotidiana a la qual es pot haver d’afrontar qualsevol usuari de motocicleta en el seu dia a dia. Aquestes simulacions han donat uns resultats numèrics referents al comportament aerodinàmic de les dues motocicletes, els quals han servit per comparar-ho i veure si s’ha assolit l’objectiu presentat en aquest treball de fi de grau., Para empezar, se ha realizado un diseño de una motocicleta de producción básica, la cual ha servido para realizar ciertas implementaciones aerodinámicas, y de esta manera poder realizar una comparación precisa entre los dos modelos. Cuando ya se ha cumplido con el modelo base, se ha diseñado un carenado, un alerón delantero, y un grupo de alerones traseros para adaptarlos a la motocicleta con el objetivo principal de mejorar su rendimiento aerodinámico, factor que pasaba por conseguir una mejora en la carga aerodinámica sin perjudicar su resistencia al avance. Con los dos modelos ya diseñados, se ha realizado una simulación aerodinámica para cada uno de ellos, con las mismas condiciones de entorno para que la posterior comparación fuese justa y precisa. Para realizar esta simulación, se han tenido que adaptar las dos geometrías al software en cuestión, y de esta manera, obtener una simulación correcta que proponga una situación cotidiana a la que se pueda enfrentar cualquier usuario de motocicleta en su día a día. Estas simulaciones han dado unos resultados numéricos referentes al comportamiento aerodinámico de las dos motocicletas, los cuales han servido para determinar si se ha conseguido el objetivo presentado en este trabajo de fin de grado., To begin with, a basic production motorcycle was designed, which was used to make certain aerodynamic implementations, so that an accurate comparison between the two models could be made. Once the base model had been completed, a fairing, front spoiler, and rear wing group were designed to fit the motorcycle with the main objective of improving its aerodynamic performance, a factor that was to achieve an improvement in aerodynamic load without affecting its drag. While the two designed models were being composed, an aerodynamic simulation was carried out for each of them, under the same environmental conditions so that the subsequent comparison would be fair and accurate. In order to carry out this simulation, the two geometries had to be adapted to the software in question, and in this way, to obtain a correct simulation that proposes an everyday situation that any motorbike user could face in their day-to-day life. These simulations have given numerical results concerning the aerodynamic behavior of the two motorcycles, which have been used to determine if the main objective presented in this project has been achieved.