Diseño asistido por ordenador de un hidroala y estudio hidrodinámico y estructural mediante simulaciones computacionales

Abstract

En el presente Trabajo Fin de Grado (TFG) para la obtención del título de Grado en Marina, se ha diseñado y optimizado hidrodinámicamente un hidroala o hydrofoil para la práctica del surf. El hydrofoil es un sistema de creciente utilización e interés, por lo que se ha realizado un estudio completo del diseño, es decir, tanto conceptual como de resistencia mecánica e hidrodinámica. Mediante el programa SolidWorks se ha realizado el diseño 3D proponiendo una nueva geometría biomimética basada en las ballenas. Igualmente, se ha comprobado mediante Elementos Finitos que la resistencia estructural del diseño con fibra de carbono es adecuada y, por último, mediante Fluidodinámica Computacional se ha conseguido aumentar el rendimiento hidrodinámico en un 30%. En conclusión, el nuevo diseño propuesto es adecuado para la práctica del surfoil y puede someterse a futuros ensayos con la fabricación de prototipos.

Gradu amaierako lan hau, Itsasketa gradua lortzeko burutua izan da. Horretarako, hydrofoil bat diseinatu eta hidrodinamikoki hobetua izan da. Hydrofoilak geroz eta ezagutuagoak eta desiratuak dira surf munduan, horregatik diseinuaren azterketa oso bate gin da. Alde batetik, erresistentzia mekanikoa aztertuz eta bestetik hidrodinamika aztertuz. SolidWorks programa erabiliz 3D diseinua burutu da, biomimetika aplikatuz. Era berean, elementu finituen bidez konprobatu egin da, karbono zuntza nahikoa dela egituraren tinkotasuna mantentzeko. Eta azkenik Fluidodinamika konputazionala erabiliz, hydrofoilaren errendimendua %30-ean hobetu egin da. Laburtuz, Hydrofoilaren diseinu berria aproposa da surf-a praktikatzeko eta prototipoak lantzeko eta hauekin entseiuak egiteko prest dago.

The aim of the following Undergraduate Degree Project, is to hydrodynamically design and optimize a hydrofoil for surfing. The hydrofoil is a system of increasing use and interest; therefore, a complete study of the design has been made, both conceptual and the mechanical and hydrodynamic resistance. Through SolidWorks, a new 3D design has been suggested introducing a new biomimetic geometry. Besides, it has been proven by Finite Elements that the structural strength of the carbon fiber design is adequate. Lastly, it is worth mentioning the improvement of the 30% of the hydrodynamic performance that has been achieved by means of Computational Fluid Dynamics. In short, the suggested new design is suitable for the practice of the surfoil and may be subjected to future trials with the manufacturing of prototypes.