Diseño aerodinámico de un alerón trasero fabricado con materiales compuestos de matriz polimérica aplicado en un vehículo de competición
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Date
2024
Directors
Journal Title
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Volume Title
Publisher
Quevedo:UTEQ
Abstract
Este proyecto se centra en el diseño y análisis aerodinámico de un alerón posterior fabricado
con un compuesto de matriz polimérica (PMC) para su implementación en vehículos de
competición. Los objetivos incluyen la determinación del ángulo de ataque óptimo y la
ubicación eficiente del alerón para maximizar la carga aerodinámica, un análisis de
Interacción Fluido-Estructura (FSI) utilizando epoxi - bijao, la validación del epoxi - bijao
frente a compuestos poliméricos convencionales y pruebas de un prototipo en un túnel
aerodinámico. Se destaca la importancia de optimizar la eficiencia aerodinámica en
vehículos de competición, especialmente mediante alerones posteriores. Se aborda la
limitación de los materiales metálicos tradicionales y se introduce el PMC como una
alternativa ligera y flexible. El diseño se basa en perfiles aerodinámicos recomendados por
la Federación Internacional del Automóvil (FIA), buscando mejorar la estabilidad y agarre a
altas velocidades. El estudio concluye que un ángulo de ataque de −14° maximiza la carga
aerodinámica, validando los resultados con simulaciones computacionales. El análisis FSI
del epoxi - bijao revela deformaciones y esfuerzos máximos, comparándose con otros
compuestos. Se desaconseja el uso del epoxi - bijao en componentes aerodinámicos debido
a su baja resistencia y excesiva deformación. Las pruebas en el túnel aerodinámico respaldan
las simulaciones fluidodinámicas, aunque se recomienda la validación física. Este proyecto
busca mejorar la eficiencia y rendimiento aerodinámico en vehículos de competición,
ofreciendo perspectivas valiosas para el diseño y selección de materiales en alerones
posteriores.
Description
This project focuses on the design and aerodynamic analysis of a rear wing made of a
polymer matrix composite (PMC) for implementation in motorsport vehicles. The objectives
include determining the optimal angle of attack and efficient placement of the wing to
maximize downforce, a Fluid-Structure Interaction (FSI) analysis using epoxy - bijao,
validation of epoxy - bijao against conventional polymer composites, and testing of a
prototype in a wind tunnel. The importance of optimizing aerodynamic efficiency in
motorsport vehicles is highlighted, especially through rear wings. The limitation of
traditional metallic materials is addressed, and PMC is introduced as a lightweight and
flexible alternative. The design is based on aerodynamic profiles recommended by the
Fédération Internationale de l'Automobile (FIA), aiming to improve stability and grip at high
speeds. The study concludes that an angle of attack of −14° maximizes downforce,
validating the results with computational simulations. The FSI analysis of epoxy - bijao
reveals maximum deformations and stresses, comparing it to other composites. The use of
epoxy - bijao in aerodynamic components is discouraged due to its low strength and
excessive deformation. Wind tunnel tests support the fluid dynamics simulations, although
physical validation is recommended. This project aims to improve aerodynamic efficiency
and performance in motorsport vehicles, offering valuable insights for the design and
selection of materials in rear wings.
Keywords
Alerón posterior, Carga aerodinámica, Compuesto de matriz polimérica, Condiciones de contornos, Dominio computacional, Interacción Fluido - Estructura.
Citation
Cevallos Manzaba, Robinson Alexander (2024). "Diseño aerodinámico de un alerón trasero fabricado con materiales compuestos de matriz polimérica aplicado en un vehículo de competición". Quevedo. UTEQ. 115p.