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Análisis isogeométrico para diseñar un motor de aeronave superior

Los investigadores del proyecto EXAMPLE, financiados con fondos de la Unión Europea, han creado un motor de aeronave más eficiente y fiable mediante el uso del proceso de análisis isogeométrico bidireccional.
Análisis isogeométrico para diseñar un motor de aeronave superior
Un aspecto central de la ingeniería industrial es la interacción entre los procesos de diseño y el análisis de componentes mecánicos. Esta observación también es válida en el campo especializado del diseño de motores de aeronave de gran eficiencia. Durante la fase de diseño, los diseñadores crean la forma del motor, normalmente mediante un sistema de diseño asistido por ordenador (CAD). En la fase de análisis, los investigadores analizan el rendimiento de la forma diseñada en distintas condiciones y sometiéndose a diversos esfuerzos. Este paso se realiza con software de ingeniería asistida por ordenador (CAE).

«Con la tecnología actual, el camino entre el diseño y el análisis es unidireccional, de manera que es muy complicado volver a introducir los resultados del análisis en el diseño», explicó Bert Jüttler, el coordinador del proyecto EXAMPLE. «Por este motivo, los investigadores de EXAMPLE utilizaron el proceso de análisis isogeométrico bidireccional, que permite la comunicación directa entre el software de CAD y CAE».

El resultado de este enfoque único fue un diseño optimizado del recorrido del aire, esencial para la construcción de mejores motores de aeronave que ofrezcan una reducción del consumo de combustible y del ruido y una mayor fiabilidad.

En dos direcciones

El proyecto avanzó en dos vías paralelas. Una de ellas, supervisada por el fabricante de motores de avión MTU (el socio industrial del proyecto), se dedicó a mejorar el propio proceso de diseño del recorrido del aire en estos motores. La segunda vía, supervisada por los socios académicos del proyecto, se dedicó a las bases matemáticas necesarias, es decir, a la fase de análisis. «Como nuestro trabajo siguió un enfoque isogeométrico, estas dos vías interaccionaban entre sí con regularidad», comentó Jüttler.

Por ejemplo, los nuevos resultados matemáticos abrieron nuevas perspectivas para el diseño del recorrido del aire. «Aquí logramos un desarrollo importante de la teoría y de los algoritmos de lo que se conoce como tecnología de splines adaptativos multivariados. Este desarrollo ha mejorado significativamente las posibilidades durante el paso de diseño», matizó Jüttler. «De este modo, el proyecto EXAMPLE ha introducido nuevos resultados matemáticos en las nuevas aplicaciones desarrolladas por MTU».

Al mismo tiempo, los requisitos de diseño de MTU han suscitado nuevos interrogantes científicos. Por ejemplo, el trabajo sobre adaptabilidad realizado por el equipo del proyecto surgió del hecho de que la tecnología de splines estándar, que no es adaptativa, no puede utilizarse conjuntamente con el método volumétrico, lo que imposibilita alcanzar el nivel de precisión requerido por los motores de aeronave. «El proyecto extrajo nuevos resultados científicos al formular preguntas interesantes a los investigadores matemáticos participantes», añadió Jüttler.

Nuevas posibilidades

A día de hoy, la tecnología de modelado volumétrico del recorrido del aire desarrollada en el marco de EXAMPLE está a punto de utilizarse en el mercado, donde optimizará las geometrías de álabe más críticas de los motores de avión más avanzados.

«La introducción de la tecnología de splines adaptativos multivariados en el diseño del recorrido del aire fue un avance pionero que ha abierto nuevas perspectivas y posibilidades para la optimización automatizada del diseño», concluyó Jüttler.

Palabras clave

EXAMPLE, aviación, motores de aeronave, CAD, CAE, isogeométrico, MTU
Número de registro: 200154 / Última actualización el: 2017-06-27
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