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Prever lo imprevisible en diseño estructural

La Unión Europea está decidida a reducir los costes de desarrollo y aumentar la seguridad en la industria aeronáutica. Un desarrollo aeronáutico eficaz debe tener en cuenta numerosas incertidumbres intrínsecas relativas a estructuras, condiciones de funcionamiento y procedimientos matemáticos inherentes al software de simulación.
Prever lo imprevisible en diseño estructural
Investigadores europeos iniciaron el proyecto Nodesim-CFD («Simulación no determinista para metodologías de diseño basadas en dinámica de fluidos computacional») para incorporar las incertidumbres operacionales y otras en los procesos de simulación aeronáutica. Los investigadores utilizaron prototipos virtuales basados en dinámica de fluidos computacional (DFC) para alcanzar sus objetivos.

En primer lugar, caracterizaron las incertidumbres implicadas en varias aplicaciones aeronáuticas como el motor y la aerodinámica de las alas, la transferencia térmica y la interacción fluido-estructura. Los procesos no deterministas o estocásticos son los procesos aleatorios o que implican probabilidades aleatorias. Su comportamiento puede predecirse mediante funciones de densidad de probabilidad (FDP). Para determinar los datos de entrada de FDP específicas basándose en opiniones de expertos y datos experimentales, los investigadores desarrollaron dos herramientas de software.

La actividad principal del proyecto fue el desarrollo de metodologías no deterministas para la propagación de la incertidumbre. Los socios de la investigación identificaron e implementaron estrategias relacionadas con tres categorías de técnicas diferentes.

A continuación, los investigadores intentaron aplicar estas metodologías a casos de prueba relacionados con las incertidumbres clasificadas previamente. Crearon una completa base de datos de casos de prueba experimentales y de la industria para las aplicaciones definidas y con distintos niveles de complejidad. Para aplicar las metodologías al proceso de diseño y toma de decisiones, los investigadores seleccionaron el rotor 37 de la NASA, el ala AGARD 445.6 y una cámara de combustión planar de pruebas. Los investigadores se centraron en la optimización de algoritmos no afectados por las magnitudes intrínsecamente inciertas para controlar y reducir el riesgo.

Finalmente, los desarrolladores instruyeron a los usuarios finales en el uso de los módulos de software. Posteriormente, los usuarios finales proporcionaron información significativa sobre la adecuación de los métodos en varias aplicaciones y también sugirieron mejoras.

El éxito de la colaboración entre el mundo académico y la industria, apoyada por los fondos europeos del proyecto Nodesim-CFD, dio como resultado una mejor simulación de la incertidumbre el diseño, la producción y el servicio de aeronaves. Las innovaciones deberían permitir reducir los costes y mejorar la seguridad en la industria aeronáutica, proporcionando beneficios inmediatos tanto a la industria como a los consumidores.

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