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https://hdl.handle.net/20.500.12104/110539Registro completo de metadatos
| Campo DC | Valor | Lengua/Idioma |
|---|---|---|
| dc.contributor.author | Gascon Avalos, Jose Jaime | |
| dc.date.accessioned | 2025-12-04T21:48:37Z | - |
| dc.date.available | 2025-12-04T21:48:37Z | - |
| dc.date.issued | 2025-05-30 | |
| dc.identifier.uri | https://wdg.biblio.udg.mx | |
| dc.identifier.uri | https://hdl.handle.net/20.500.12104/110539 | - |
| dc.description.abstract | El creciente aumento de interés en el desarrollo de vehículos aéreos tripulados y no tripulados de grandes dimensiones ha traído avances importantes en el desarrollo de técnicas de diseño y análisis de los elementos esenciales en esos sistemas. En este trabajo se diseña, analiza y define la estructura y etapa de propulsión (hélice, motor, controlador de motor y batería), instancias con mayor efecto en la autonomía del vehículo, mediante los métodos numéricos de elemento y volumen finito usando ANSYS MECHANICAl, ANSYS FLUENT y JMAG. A partir de los resultados obtenidos se construye un dron hexarrotor pa- ra agricultura de 33 kg. Primero, el análisis aerodinámico de las hélice permite seleccionar o diseñar la mejor hélice para los requerimientos de diseño especi- ficados, aquí se obtiene el momento de fuerza, empuje y eficiencia en relación a la velocidad angular. Después, se analizan los fenómenos electromagnéticos de los motores sin escobillas junto al controlador de motor para seleccionar o diseñar el motor que mejor desempeño tenga en el rango de velocidad y momento de fuerza dictado por la hélice. La batería adecuada se selecciona a partir de relaciones simples con los resultados obtenidos numéricamente, completando así la selección de la etapa de propulsión de la aeronave. Por último, se diseña y analiza una estructura adecuada para los objetivos y reque- rimientos. Los resultados demuestran la utilidad de los métodos numéricos en la predicción del comportamiento de los sistemas, en brindar información valiosa para el diseño y acelerar la fase de manufactura y pruebas. | |
| dc.description.tableofcontents | 1 Introducción 1 1.1 Planteamiento del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 3 1.2 Objetivos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.1 Objetivo general . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.2.2 Objetivos particulares . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.3 Justificación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 5 2 Marco teórico 7 2.1 Análisis estructural por computador . . . . . . . . . . . . . . . . 8 2.1.1 Elasticidad en 3 dimensiones . . . . . . . . . . . . . . . 11 2.1.2 Tetraedros de alto orden . . . . . . . . . . . . . . . . . . 15 2.1.3 Elementos tipo cáscara . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 2.1.4 Análisis modal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 20 2.1.5 Criterios de falla en los materiales . . . . . . . . . . . . . 22 2.1.6 Materiales compuestos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 26 2.2 Análisis de fluidos por computador . . . . . . . . . . . . . . . . 27 2.2.1 Discretización de la ecuación de convección-difusión multi-dimensional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2.2.2 Hélices en 2D y 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.2.3 Análisis del perfil de ala NACA9412 . . . . . . . . . . . . 32 2.2.4 Análisis de hélices en 3D . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 2.2.5 Modelado de dominios rotatorios . . . . . . . . . . . . . 39 2.2.6 Métodos en FLUENT para el crecimiento de prismas en la capa límite. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 43 2.3 Análisis electromagnético: Motores eléctricos . . . . . . . . . . . 46 2.3.1 Motores síncronos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.3.2 Técnicas de conmutación . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 2.3.3 Principio de rotación . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 49 2.3.4 Métodos de análisis de maquinas eléctricas . . . . . . . . 52 2.4 Vehículos aéreos no tripulados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 56 2.4.1 Fuente de alimentación en drones de agricultura . . . . 58 2.4.2 Controlador electrónico de velocidad . . . . . . . . . . . 60 2.4.3 Motor sin escobillas de imanes permanentes . . . . . . . 61 2.4.4 Hélice . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 67 2.5 Estado del arte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 69 2.5.1 Análisis aerodinámico de vehículos aéreos. . . . . . . . . 69 2.5.2 Análisis estructural de vehículos aéreos . . . . . . . . . . 70 2.5.3 Análisis electromagnético de motores para vehículos aé- reos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 71 3 Análisis aerodinámico 73 3.1 Descripción del problema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 74 3.2 Número de Reynolds y capa límite . . . . . . . . . . . . . . . . . 76 3.3 Generación de la malla y condiciones de frontera . . . . . . . . 79 4 Análisis electromagnético 83 4.1 Metodología general de análisis en JMAG . . . . . . . . . . . . 83 4.2 Análisis de un motor comercial de rotor externo para aplicacio- nes de vehículos aéreos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 5 Análisis estructural 93 5.1 Descripción del sistema . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 5.2 Validación del modelado del material: Soporte de motor . . . . 94 5.3 Validación del modelado del material compuesto: tubo de fibra de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 98 6 Resultados 103 6.1 Análisis aerodinámico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 104 6.2 Análisis electromagnético: BLDC motor . . . . . . . . . . . . . . 109 6.3 Análisis estructural . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.3.1 Análisis estáticos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 117 6.3.2 Tubo de fibra de carbono . . . . . . . . . . . . . . . . . . 120 6.3.3 Esqueleto de aluminio . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 124 6.3.4 Análisis modal . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 134 6.4 Selección de etapa de propulsión . . . . . . . . . . . . . . . . . 136 7 Conclusiones 151 A Manufactura del dron 155 B Publicaciones 159 B.1 Publicaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 159 C Certificaciones 163 C.1 Certificaciones . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 163 D Propiedad intelectual | |
| dc.format | application/PDF | |
| dc.language.iso | spa | |
| dc.publisher | Biblioteca Digital wdg.biblio | |
| dc.publisher | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.uri | https://www.riudg.udg.mx/info/politicas.jsp | |
| dc.subject | Vehiculos Aereos No Tripulados | |
| dc.title | Análisis físico matemático de vehículos aéreos no tripulados | |
| dc.type | Tesis de Maestría | |
| dc.rights.holder | Universidad de Guadalajara | |
| dc.rights.holder | Gascon Avalos, Jose Jaime | |
| dc.coverage | AMECA, JALISCO | |
| dc.type.conacyt | masterThesis | |
| dc.degree.name | MAESTRIA EN CIENCIAS FISICO MATEMATICAS CON ORIENTACION EN MATEMATICAS | |
| dc.degree.department | CUVALLES | |
| dc.degree.grantor | Universidad de Guadalajara | |
| dc.degree.creator | MAESTRO EN CIENCIAS FISICO MATEMATICAS CON ORIENTACION EN MATEMATICAS | |
| dc.contributor.director | Rumbo Morales, Jesse Yoe | |
| dc.contributor.codirector | Ortiz Torres, Gerardo | |
| Aparece en las colecciones: | CUVALLES | |
Ficheros en este ítem:
| Fichero | Tamaño | Formato | |
|---|---|---|---|
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