Efecto del modelado estructural sobre simulaciones aeroelásticas abordadas con un enfoque de co-simulación y esquemas de interacción débil

TURELLO, DIEGO F.; MAZA, MAURO SEBASTIAN; FLORES, FERNADO GABRIEL; PRIDIKMAN, SERGIO

Santa Fe

Congreso; XXIV Congress of Numerical Method and its Applications; 2019

Amca

En las últimas décadas el análisis de fenómenos de interacción fluido-estructura aplicado agrandes aerogeneradores de eje horizontal ha cobrado gran relevancia, tanto a nivel mundial como enel contexto regional, debido al fuerte impulso que se ha dado a las fuentes de energía renovables. Lacorrecta simulación de estos fenómenos de interacción presenta varias dificultades y aristas a ser analizadas,aún utilizando un abordaje de co-simulación numérica. En este trabajo el modelo aerodinámicoconsiderado está basado en el Método de Red de Vórtices No Estacionario, debido a que es un métodomuy versátil para discretizar el dominio cuando el sistemas estructural cuenta con partes móviles yademás posee un bajo costo computacional. La representación adecuada del comportamiento estructuralmediante el Método de Elementos Finitos, considerando materiales visco-elásticos con leyes constitutivascomplejas y geometría no lineal, requiere integradores explícitos con pasos de cálculo pequeño. Sinembargo, los pasos de tiempo compatibles con el modelo aerodinámico son varias veces mayores que lospasos de tiempo estructurales, por lo que se hace imprescindible utilizar un esquema de interacción débil.Para validar el método de interacción planteado se analizó un problema que cuenta con una solución dereferencia. En este caso, se estudió el problema de un puente colgante para el cual Fung determinó lavelocidad crítica de flutter utilizando un modelo estructural bidimensional (2D). Debido a que el métodode interacción planteado es tridimensional (3D), surgen incompatibilidades entre ambos a la horade comparar los resultados, ya que el modelo 3D es capaz de capturar diferentes fenomenologías queel 2D no logra representar. Estas diferencias dependen fuertemente del modelo estructural adoptado enel caso 3D. En este trabajo se analizan las posibles fuentes de divergencia entre los diferentes modelosestructurales 3D y la solución de Fung, cuando se observa la velocidad crítica de flutter obtenida con losdiferentes métodos.