Determinación numérica de los coeficientes de empuje y sustentación de tableros de puente mediante el método de vórtices discretos. Aplicación al puente colgante del Bimilenario de Elche

Abstract

Se ha desarrollado en el presente trabajo un modelo de vórtices discretos capaz de cuantificar el empuje y la sustentación de una sección de tablero de puente. En dicho modelo se ha adoptado una discretización de los vórtices de tipo gaussiano. Como mecanismo de generación de vorticidad en el contorno se ha impuesto velocidad de penetración nula mediante el método de paneles. La difusión de la vorticidad se ha materializado aplicando el método RVM de Chorin (random-walk) y el método de la velocidad de difusión de Ogami-Akamatsu de forma combinada. El esquema de integración temporal ha sido el de Euler. Las fuerzas de empuje y sustentación han sido obtenidas mediante la ecuación de impulso de la vorticidad. Para minimizar el tiempo de cálculo se ha optado por implementar una versión modificada del método de correcciones locales. Para detectar los vórtices cercanos se ha utilizado el método de lista enlazada de Hockney. Los resultados de la aplicación del modelo a casos de flujos alrededor de cilindros de geometría sencilla han sido satisfactorios, demostrando la capacidad del mismo para reproducir el campo de velocidades existente, la configuración global del flujo a altos números de Reynolds y la evolución de los coeficientes de empuje y sustentación. Finalmente, la aplicación práctica del modelo a la determinación de los coeficientes de empuje y sustentación del puente colgante del Bimilenario de Elche ha sido buena, demostrándose la utilidad del modelo como herramienta de diseño estructural en las etapas previas del diseño aerodinámico.