30043

ENGINYERIA AERONÀUTICA
LABORATORI
AEROESPACIAL
Guia de l’assignatura
INGENIERÍA AERONÁUTICA
30043. Laboratori Aeroespacial. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 12/03/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
1
Crèdits: 6 (teoria + pràctiques)
Tipus: Optativa Intensificació
Crèdits ECTS: 4.8
Coordinador: Enrique Ortega (eortega@cimne.upc.edu)
Altres Professors: Francesc Xavier Sanz Cano (francesc-xavier.sanz@power.alstom.com)
Daniel Miguel Alfaro (daniel.miguel@upc.edu)
Departament: Enginyeria Aeronàutica (ETSEIAT)
Presentació
L’aplicació de tècniques experimentals és imprescindible en tots els àmbits de la ciència i la tecnologia i
adquireix particular interès entre les diferents branques de l’enginyeria. Les tècniques experimentals
contribueixen de manera essencial a la comprensió dels diferents fenòmens físics, facilitant la creació de
models per al seu estudi i anàlisi. Les esmentades tècniques són, a més a més, vitals tant pel diagnòstic,
control i seguiment dels processos com també per l’avaluació i certificació dels productes. El camp
d’aplicació de les tècniques experimentals és summament extens i variat, com també ho són les diferents
tècniques emprades. En aquesta assignatura, mitjançant la presentació de les tècniques més usuals
emprades en el camp de l’aerodinàmica experimental subsònica, es pretén transmetre a l’estudiant la
filosofia de treball, els principis de funcionament dels instruments i la metodologia a seguir en procediments
experimentals; els quals són coneixements d’aplicació comú en tots els àmbits de la tècnica aeroespacial.
Coneixements previs
Aquesta assignatura requereix coneixements bàsics de mecànica de fluids i aerodinàmica, així com també
de mecànica del vol i mecànica d’estructures.
Camps professionals
Tots aquells camps de ‘aerodinàmica i la mecànica en els quals es requereixi l’aplicació de tècniques
experimental, tant en la investigació com en la indústria.
Relació amb altres assignatures
Mecànica de fluids. Aerodinàmica. Mecànica del vol. Mecànica II.
Objectius generals
L’objectiu primordial d’aquesta assignatura és brindar a l’estudiant un panorama global sobre les tècniques
experimentals de major aplicació en el camp aeroespacial. Això apunta a que l’estudiant desenvolupi la
INGENIERÍA AERONÁUTICA
30043. Laboratori Aeroespacial. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 12/03/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
2
capacitat de generar i analitzar críticament dades experimentals i descobreixi el potencial de les diferents
tècniques i el paper que aquestes exerceixen a l’actualitat.
De manera complementària, en aquesta assignatura es realitzaran pràctiques en simuladors de vol amb la
finalitat de reforçar els coneixements adquirits pels estudiants en els cursos d’Aerodinàmica i Dinàmica del
vol mitjançant la percepció física (experimentació) del vol de l’avió.
Objectius específics
Durant el curs es treballarà per assolir els objectius generals anteriorment esmentats mitjançant els objectius
específics que s’enumeren a continuació. S’espera que l’estudiant:
• Entri en contacte amb els mètodes experimentals que s’apliquen en el camp aeroespacial.
• Conegui l’instrumental específic, els seus principis de funcionament i sigui capaç d’utilitzar-lo
responsablement.
• Sigui capaç de treballar en equip per a la resolució de problemes.
• Desenvolupi competències que li permetin interpretar i avaluar críticament resultats experimentals.
• Desenvolupi habilitats per documentar correctament la seva feia, exposar i transmetre clarament els
procediments aplicats, els resultats obtinguts i les conclusions que es desprenen d’aquests últims.
Especial èmfasi es posarà en aquest objectiu específic i es desenvoluparà mitjançant la confecció, per
part de l’estudiant, d’informes corresponents a les pràctiques de laboratori realitzades.
Temari
Mòdul 1
Introducció a l’aerodinàmica experimental.
Propietats bàsiques del flux de fluids. Equacions que governen el seu comportament.
Requeriments de similitud i efectes d’escala. Anàlisi dimensionals i possibles simplificacions en la
modelització del flux.
Descripció de túnels de vent de baixa velocitat, detalls constructius i de funcionament.
Túnels de vent transònics, supersònics i hipersònics, generalitats constructives i de funcionament.
Mòdul 2
Consideracions preliminars sobre la selecció d’instruments i el disseny d’experiments. Anàlisi d’error i
incerteses en les mesures.
Mesures de pressió: instrumentació típica, principis bàsics de funcionament i aplicacions.
Mesures de temperatura: instrumentació típica, principis bàsics de funcionament i aplicacions.
Altres mesures típiques en fluxos de fluids: velocitat, cabdal, capa límit, esforços tangencials i turbulència.
Principis bàsics, instrumentació i aplicacions (utilització de sondes pitot-estàtiques i anemometria de fil
calent).
Tècniques de visualització de fluxos, descripció general i aplicacions.
INGENIERÍA AERONÁUTICA
30043. Laboratori Aeroespacial. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 12/03/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
3
Mòdul 3
Mesura de forces aerodinàmiques, sistemes de referència i coeficients adimensionals.
Balances aerodinàmiques internes i externes. Mesures indirectes (tècniques d’exploració d’estela)..
Efectes d’interferència model-suport i la seva correcció.
Correccions aerodinàmiques clàssiques aplicables a mesures en túnels de camera tancada i oberta.
Mòdul 4
Simuladors de vol. Familiarització amb els comandaments i instruments de l’avió.
Maniobres bàsiques de vol: ascens i descens a velocitat constant i viratge en un plànol horitzontal.
Anàlisi dinàmic: modes longitudinals de l’avió.
Nocions de vol instrumental.
Mòdul 5
Anàlisi modal.
Equilibrat de turbines i elements rotatius diversos.
Metodologia de treball
L’assignatura de Laboratori Aeroespacial es desenvoluparà mitjançant classes de caràcter teòric/pràctic i
classes de pràctiques de laboratori. Les primeres, que es realitzaran a l’aula amb tota la classe, tenen com
objectiu brindar a l’estudiant els coneixements bàsics sobre els que s’assenta cada tècnica experimental
que es deurà aplicar al laboratori. Les pràctiques es realitzaran pels estudiants al laboratori, treballant en
grup i sota la tutela del professor. Per a la realització de les pràctiques de laboratori cada grup de treball
disposarà d’una guia de la pràctica a realitzar en la qual s’especificarà el procediment a seguir, els objectius
a assolir i les directives per a la preparació i lliurament del corresponent informe de pràctica de laboratori. El
lliurament dels esmentats informes serà de caràcter obligatori per tots els grups de treball.
Distribució estimada d’hores de classe durant el curs
Mòdul Teòric/Pràctic Laboratori Temps total
1
8
8
2
20
10
30
3
8
2
10
4
2
4
6
5
2
4
6
Total:
60
Avaluació
L’assignatura es qualificarà d’acord amb la següent formula:
N f = 0.3N pràctiques + 0.3N p1 + 0.4 N ef
INGENIERÍA AERONÁUTICA
30043. Laboratori Aeroespacial. Guia de l’assignatura
Aprovada en CAA de data 12/03/08
Modificada en CAA de data 27/05/09
4
on Nf és la nota final, Npràctiques és la mitja aritmètica de les notes obtingudes de les pràctiques de laboratori
realitzades durant el curs, Np1 és la nota obtinguda en el primer examen parcial i Nef és la nota corresponent
a l’examen final. Els esmentats exàmens avaluaran els coneixements adquirits tant a l’aula com al
laboratori.
Bibliografia bàsica
Barlow J.B., Rae W. H., Pope A. Low-speed wind tunnel testing (3th edition). John Wiley & Sons (1999)
Goldstein R. J. (editor). Fluid mechanics measurements (2nd edition). Taylor & Francis (1996)
Bibliografia complementària
Es proporcionarà durant el desenvolupament de l’assignatura.