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Análisis CFD de una aleta con movimiento ondulante de inspiración biológica
 
Introducción:

Actualmente, el continuo desarrollo de la ingeniería ha dado lugar a que aparezcan nuevos tipos mecanismos y máquinas, entre los que destacan los llamados biológicos. La ingeniería biológica es un campo emergente que se basa en la imitación de los principios de los organismos vivos de la naturaleza, mucho más eficaces teniendo en cuenta que son el resultado de millones de años de progresión evolutiva.

En el campo de la propulsión naval, la ingeniería biológica se aplica al movimiento ondulatorio basado en el modo de nadar de los peces, el cual resulta mucho más eficaz que el clásico movimiento rotativo utilizado en las hélices de los barcos.

Hasta hace pocos años, el funcionamiento de los mecanismos de propulsión basados en el movimiento de los peces se entendía difícilmente porque se carecía de las herramientas adecuadas para su estudio. No obstante, un avance que ha ayudado a entender la hidrodinámica de la propulsión biológica ha sido la Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). En lo referente a la propulsión ondulatoria, empezó a aplicarse para el estudio del movimiento de los peces, destacando numerosas publicaciones de autores como Borazjani, Sotiropoulos, Carling, Williams, Botwell, Kern, Koumoutsakos, Sfakiotakis, Lamas, Fauci, Liu, Wassersug, Kawachi, etc.



Análisis CFD:

En el presente trabajo se ha desarrollado un modelo  de CFD para analizar el flujo turbulento producido por un propulsor marino ondulatorio.

Para simular el movimiento fue necesario acudir al empleo de una malla dinámica. Como puede verse en la figura, los elementos fueron triangulares y se refinó el tamaño de la malla en la zona cercana a la aleta. La malla fue creada íntegramente con el programa Gambit 2.4.



El Grupo de Investigación "Innovacións Mariñas" (Universidade da Coruña - España) desarrolló y patentó el propulsor ondulatorio que se muestra en la figura.  En la parte inferior de la misma se muestra la aleta propulsora ondulatoria, de 0.52 m de longitud de onda, 0.2 m de ancho y 0.02 m de amplitud. En la Figura se muestra la dirección del flujo que sigue el agua al verse afectada por el movimiento ondulatorio de dicha aleta.



La fuente propulsora es un motor eléctrico, que se puede ver en la parte superior de la Figura, el cual transmite la potencia a la aleta mediante un mecanismo de conversión de movimiento basado en excéntricas. Se dispone también de un variador de frecuencia para ajustar la frecuencia de oscilación de la aleta.

A continuación se muestra un vídeo del análisis CFD de la aleta con movimiento ondulatorio:




Una de las ventajas que caracteriza a este sistema es que es reversible, teniendo la misma eficacia de funcionamiento marcha adelante o atrás. Esta característica lo hace ideal para vehículos marinos que requieren alta maniobrabilidad.


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Publicado el 2014-04-04 17:31:42 por Isabel Lamas & J.D. Rodríguez
   
 

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