Un túnel de viento es un dispositivo que permite a los investigadores observar el flujo sobre los objetos, las fuerzas que actúan sobre ellos y la forma en que interactúan con el flujo, que ahora juega un papel más importante debido a la contaminación acústica. Desde el principio, los expertos han estado utilizando túneles de viento para validar las teorías aerodinámicas y ayudar en el diseño de aeronaves. Durante un tiempo significativo, esta ha seguido siendo su aplicación principal.
En la actualidad, la investigación aerodinámica ha ampliado otras áreas, incluyendo arquitectura, industria automática, educación y medio ambiente, entre otras, que hacen que las pruebas de túnel de viento de baja velocidad sean más valiosas. Incluso si el uso de métodos CFD ha mejorado a lo largo de los años, todavía son necesarias numerosas horas de tales pruebas para desarrollar un nuevo avión, turbina eólica u otro diseño que implique interacciones complicadas con el flujo.
Debido al aumento del interés de más ramas de la ciencia y la industria en la aerodinámica de baja velocidad y la incapacidad constante de encontrar soluciones precisas utilizando códigos numéricos, los túneles de viento de baja velocidad son necesarios e imposibles de reemplazar durante la investigación y diseño.
Una característica importante de los túneles de viento es la calidad del flujo dentro de la cámara de prueba y el rendimiento en general. Estas estructuras están definidas por tres criterios principales: velocidad máxima obtenible, nivel de turbulencia y consistencia de flujo. Como resultado, el objetivo de un túnel de viento en términos de diseño es tener un flujo controlado dentro de la cámara de prueba para lograr los parámetros de eficiencia y calidad de flujo requeridos.
Cuando se trata de túneles de viento aeronáuticos de baja velocidad, esos requisitos de parámetros son excepcionalmente estrictos, lo que aumenta considerablemente el costo de las instalaciones. Sin embargo, solo se necesita una baja turbulencia y una alta uniformidad en el flujo si es necesario examinar las capas límite laminares.
Un ejemplo más de dónde se usan es probar la combustión de los motores de los aviones, que requiere un sistema de alto precio que purifique el aire dentro del túnel para mantener la misma calidad de aire. Otro componente crítico del diseño de la aeronave es la huella de ruido y, a menudo, este fenómeno solo se puede probar en un túnel de viento.
Con respecto a las aplicaciones en la industria automotriz, la resistencia aerodinámica del automóvil es extremadamente importante. Sin embargo, debido al alto nivel de control actual de este parámetro, así como a los límites de velocidad impuestos, la mayoría de los esfuerzos apuntan a reducir el ruido aerodinámico.
La simulación del efecto del suelo también es muy importante, lo que lleva a instalaciones altamente sofisticadas, por lo que se permite probar la producción de ruido y la simulación del efecto del suelo en la sección de prueba.
Cuando se trata de arquitectura, debido a que los edificios se colocan en el suelo además de que a menudo tienen una altura considerablemente baja, estas estructuras se encuentran dentro de la capa límite atmosférica. Por lo tanto, puede ser un desafío simular la capa límite equivalente con respecto a la velocidad promedio y al nivel de turbulencia.
Para la mayoría de las aplicaciones que son en su mayoría túneles de viento medianos y grandes, la cámara de prueba cerrada y el circuito cerrado son la configuración típica. Debido a la conservación de la energía cinética del flujo de aire, estas estructuras obtienen la máxima eficiencia de operación económica, aunque podrían ser más difíciles de diseñar debido a su complejidad general. Por lo tanto, se les dará más atención en este capítulo.