Etapa 1. Modelado

La primer etapa consiste en realizar el diseño de un álabe por medio del software NX6, dicho álabe

será ensamblado para formar una hélice de tres palas, la cual posteriormente será introducida en

un cubo que representa el túnel de viento que se usará para realizar la simulación de viento.

1) Se abre el archivo de NX6 con el modelo del álabe a trabajar.

2) Se ensamblan los tres álabes.

3) Se crea un cubo que representará el túnel de viento, dicho túnel debe tener 10 ó más

veces el tamaño de los álabes con el fin de simular el viento que fluye a través del

generador.

4) Este paso consiste en exportar el archivo de NX6 a uno con extensión IGES (.igs) que nos

permitirá realizar un análisis de elemento finito. Esto se hace dando clic en Guardar Como

y cambiando el tipo del archivo. O bien se abre el menú archivo y se selecciona la opción

de exportar IGES.

Etapa 2. Análisis de Hypermesh

1) Se abre Hypermesh, una vez abierto se abre una ventana “User Profiles” en donde se

selecciona la opción CFD que permitirá simular un fluido a través de las paredes del álabe

y del túnel.

2) El siguiente paso consiste en importar la geometría del archivo IGES creado en NX6. Para

importar el modelo se realizan los siguientes pasos:

a) Se selecciona el icono Import

b) Se selecciona importar geometría, y el tipo de archivo IGES.

c) A continuación se abre el archivo deseado.

d) Se da clic sobre el botón “import”

e) Después de dar clic en “import”, y aparece la geometría.

f) Dando clic en el icono “shaded geometry” podemos ver el túnel sombreado

g) En el panel del lado izquierdo aparece el nombre que asigna Hypermesh al objeto

importado.

3) Creación de componentes a) En el panel del lado izquierdo, se da un clic derecho y se selecciona “create” y a

continuación se da clic en “component”

b) Aparece una ventana con el nombre “create component” en ella podemos asignar un

color, y el nombre del componente.

c) En el panel izquierdo aparece el nombre del componente creado.

4) Organizar superficies

Para organizar las superficies de la geometría. Se siguen los siguientes pasos:

a) Se selecciona “Tool” en el panel de la parte inferior. Se da clic en “organize”

b) Se da clic en la flecha ubicada en el lado izquierdo de “elems”

c) Aparece una ventana en donde se selecciona “surfs”

d) Se seleccionan las paredes del túnel y se le da clic en el botón “dest”

e) A continuación se selecciona túnel

f) Se da clic en “move”

g) Se observa que las superficies seleccionadas cambian al color del colector “túnel”

h) Dando clic en la hoja del lado izquierdo de túnel podemos ocultar el túnel. Esta hoja nos

permite ver la geometría del túnel o bien ocultarla, la hoja con rayas nos permite ocultar y

ver los elementos que se creen.

5) Renombrar componentes a) Se oculta el componente túnel, así se puede observar el álabe el cual se encuentra en el

componente lv1, dando clic derecho en lv1 podemos cambiar el nombre del componente

seleccionando la opción “rename”.

b) El componente queda igual solo que con un nombre diferente

6) Mallado en 2D

El siguiente paso consiste en realizar un mallado en dos dimensiones del túnel, el tamaño del

elemento para el túnel debe de ser muy grande con respecto al del alabe. Para hacer lo cual se

tomaron en cuenta los siguientes pasos.

a) Se selecciona la opción 2D, y a continuación automesh

b) Se da clic en las flechas que están junto al botón “elems to surf comp” para seleccionar la

opción “elems to current comp”

c) Del inciso anterior se puede observar lo siguiente:

d) Se asigna un tamaño de elemento de 500, se seleccionan las paredes del túnel, y se da clic

en mesh.

e) El programa hace un cálculo de los elementos que se crean y realiza el mallado, además

nos da la opción de recalcular el tamaño de elemento, en este caso se da clic en “return”.

f) Ocultando la geometría del túnel, podemos ver los elementos creados en el mallado,

dichos elementos toman el mismo color del componente con el que se está trabajando.

g) Después se ocultan los elementos y la geometría del túnel. Se procede a realizar un nuevo

mallado en 2D para el álabe, pero esta vez con un tamaño de elemento mucho más

pequeño (15).

h) Para este caso se tiene que cambiar el colector de trabajo, se da clic derecho en el

componente álabe y se selecciona la opción “make current”

i) Se da clic en “mesh” y a continuación en return

j) Ahora se puede observar que los elementos creados toman el color del nuevo colector de

trabajo.

7) Mallado en 3D

Este paso consiste en realizar el mallado en 3D.

a) Se selecciona la opción 3D, y a continuación “tetramesh”

b) Se elige la opción “CFD mesh”. Está opción nos permite realizar un mallado 3D en capas

para el álabe, y un mallado para la simulación del fluido.

c) Se establece un número de capas, el grosor de la primera capa, además de una tasa

crecimiento para las capas, del álabe. Se da clic en la flecha junto al botón “standard”

d) Se selecciona “user controlled”

e) Se selecciona el número de capas iniciales y una tasa de crecimiento para el fluido.

f) Se selecciona la opción “coms” debajo del botón “fixed with boundary layer”

g) Se selecciona el colector “alabe” y se da clic en “select”

h) Ahora se da clic debajo del botón “float w/o boundary layer”

i) Se selecciona “túnel” y se da clic en “select”

j) Ahora se da clic sobre el botón “mesh”, es necesario esperar un tiempo sin realizar

ninguna acción con la computadora para que se realice el mallado más rápidamente, dicho

mallado depende de la complejidad del objeto y del número de elementos que se tengan

que crear, provocando que el proceso pueda ser muy tardado.

k) El mallado exitoso del túnel y el álabe generará dos nuevos componentes con los

nombres: CFD_tetramesh_core y CFD_boundary_layer.

l) Para ver los elementos creados sombreados, damos clic en el icono “shaded elements and

mesh lines”

m) Se observa el túnel con un aspecto sólido

n) Si se ocultan los elementos del componente “CFD_tetramesh_core” se pueden observar

los elementos creados para el álabe.

o) Si se selecciona “Tool” y la opción “mask” se pueden ver las capas creadas para el álabe.

p) Se selecciona el área que se quiere ocultar y se da clic en mask.

q) Realizando un acercamiento y una orientación, desactivando los elementos del

“CFD_tetramesh_core”, y activando la geometría del álabe se pueden observar

claramente las capas creadas.

r) Para ver nuevamente todos los elementos, se da clic en “unmask all”

s) Se puede repetir el proceso para ver el crecimiento del “CFD_tetramesh_core” solo se

tiene que activar el elemento.

8) Encontrar Faces a) Se cambia el nombre del componente “CFD_tetramesh_core” por “fluid”

b) Se da clic derecho en “Fluid y se selecciona “make current” para trabajar con este

colector.

c) Se selecciona “Tool”, a continuación “organize”

d) Se da clic sobre algún elemento del álabe, después se da clic sobre “elems”

e) Se selecciona “by collector”

f) Se selecciona CFD_boundary_layer y se da clic sobre “select”

g) Se da clic en “dest component”

h) Se da clic en Fluid

i) Se da clic en “move”

j) El siguiente paso consiste en encontrar las caras de los elementos. Para esto se

selecciona “Tool”, y a continuación “Faces”

k) Se da clic en “comps”

l) Se selecciona “Fluid” y se da clic en “select”

m) Ahora se da clic sobre “find faces”

n) Se puede observar que automáticamente se crea otro componente con el nombre

“faces”

9) Organizar elementos

Este paso consiste en organizar los elementos en componentes o colectores que Fluent pueda

reconocer.

a) Dejar visible el componente “faces”

b) Crear un nuevo componente como se hizo anteriormente, con el nombre “inlet” que será

la entrada del aire en la simulación de Fluent.

c) Ahora se selecciona “Tool” y a continuación “organize”

d) Se da clic en alguno de los elementos del túnel en la parte en que se encontrará la entrada

de aire. Se da clic sobre “elems”

e) Se selecciona “by face”

f) Automáticamente se selecciona la cara que corresponderá a la entrada. Ahora se

seleccionará el componente de destino en este caso será “inlet” y se da clic en “move”.

g) Se observa que los elementos de la entrada toman el color del componente inlet.

h) Se oculta el componente “inlet”. Y se procede a crear un nuevo componente con el

nombre “outlet”.

i) De la misma forma se organizan los elementos en el componente “outlet” pero se

seleccionan los elementos que corresponderán a la salida del túnel de viento.

j) Se oculta el componente “outlet”. Y se procede a crear un nuevo componente con el

nombre “wall_tunel” y se repite el procedimiento con las paredes del túnel, aunque esta

vez se va seleccionando una por una.

k) Se oculta el componente “outlet”. Y se crea un nuevo componente con el nombre

“wall_alabe2”.

l) Se selecciona “Tool” y se da clic en “organize”, se da clic sobre “elems” y se selecciona la

opción “by window”

m) Se selecciona un solo álabe como se ve en la figura de los elementos que quedan en el

componente “faces” y se da clic en “select enties”.

n) Se selecciona el componente de destino “wall_alabe2” y se da clic en “move”.

o) Se oculta el componente “wall_alabe2” y se crea un muevo componente con el nombre

“wall_alabe3” y se repite el procedimiento anterior. En este caso puede que se tenga que

borrar la ventana usada anteriormente, para esto se da clic en “delete window”

p) Una vez que se hayan organizado los elementos de “wall_alabe3” se cambia el nombre de

“faces” por “wall_alabe1”

q) Los elementos de los álabes quedan organizados como se ve en la siguiente figura:

10) Exportar el archivo para Fluent

El último requisito para poder realizar el análisis en Fluent, consiste en exportar el archivo de

Hypermesh como se menciona a continuación:

a) Se habilitan solamente los elementos fluid, inlet, outlet, wall_tunel, wall_alabe1,

wall_alabe2 y wall_alabe3 que son los nombres que fluent reconoce para hacer las

simulaciones de viento

b) Se selecciona la opción “Utility” en el panel que se encuentra a la izquierda.

c) En la parte inferior se selecciona “CFD I/O”

d) Se busca la opción “Fluent CAS/MSH files” y se da clic sobre “write”

e) Aparece una ventana en donde se pregunta si se desea continuar, y se le da en “si”

f) Se escribe el nombre que se desea para el archivo, se selecciona su ubicación y se le da clic

en guardar.

g) Ahora aparece una nueva ventana en la que se le da clic en “no”

h) Finalmente aparece una ventana que dice que el archivo fue creado.