Desarrollo de un Código Computacional para Simular y Analizar la Cinemática de Alas Batientes

Abstract

En los últimos años, a medida que la brecha entre el rendimiento de las estructuras biológicas y sus análogos mecánicos se fue acortando, los ingenieros y científicos se han sentido altamente motivados a buscar y adoptar conceptos de diseño observados en la naturaleza, la cual provee innumerables ejemplos de vuelos eficientes, sostenidos y controlados. Las aves y los insectos han desarrollado modos de locomoción muy efectivos mediante el uso alas batientes que producen, al mismo tiempo, sustentación y empuje a partir de movimientos complejos relativos a sus trayectorias de vuelo. Mientras que un aeroplano convencional posee una hélice (o más) para originar empuje y alas fijas para generar sustentación, las alas de estas criaturas voladoras deben producir simultá- neamente estos dos tipos de acciones. Debido a esto, la cinemática del movimiento de las alas durante el batimiento es bastante complejo. En este trabajo se presenta el desarrollo de un código compu- tacional para simular numéricamente la cinemática de alas batientes de pájaros e insectos. Las modificaciones en la cinemática de los ciclos de batimiento se consideran como el mecanismo de modificación de modos de vuelo y como el instrumento de generación de maniobras. El código desarrollado en este esfuerzo permite estudiar la cinemática de ciclos de batimiento asociados a diferentes condiciones de vuelo, como por ejemplo el hover. Todos los resultados provenientes de las simulaciones numéricas pueden ser visualizados a través de una interfase gráfica que permite estudiar los parámetros característicos de cada ciclo de batimiento. El fin último de este trabajo es desarrollar herramientas de simulación para estudiar la compleja cinemática de los insectos y pájaros pequeños, y desarrollar sistemas dinámicos finitos para estudiar la aeroelasticidad de insectos y pájaros como así también la aeroservoelasticidad de micro-vehículos aéreos de alas batientes.