UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Estudo numérico das características e do controle do estol dinâmico em um perfil NACA0012
Autor(es): PEREIRA, Brian Edison de Godoy
Primeiro Orientador: SILVA, Ana Lúcia Fernandes de Lima e
metadata.dc.contributor.advisor-co2: SILVA, Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e
Resumo: Um dos efeitos bastante conhecido na aerodinâmica é o efeito estol que consiste de uma queda brusca do coeficiente de sustentação devido à separação do escoamento do corpo. Diversos estudos são realizados na tentativa de suprimir este efeito tanto para evitar acidentes aéreos quanto para melhorar a aerodinâmica das aeronaves e sua eficiência. Apresenta-se neste trabalho um estudo numérico de escoamentos viscosos e incompressíveis de fluidos newtonianos, sobre um perfil NACA0012 em movimento de arfagem com o objetivo de analisar alguns mecanismos de atraso e supressão do estol dinâmico. Para realizar os estudos numéricos utilizou-se o programa de simulação COMSOL Multiphysics com o modelo de turbulência 𝑘−𝜔 e todas as simulações foram realizadas no Laboratório de Transferência de Calor (LabTC) da Universidade Federal de Itajubá. O primeiro estudo na supressão do efeito de estol dinâmico foi feito com a introdução de slats ao aerofólio gerando um atraso no estol e diminuindo o pico de arrasto em 15,52%. No segundo estudo foi realizada a implementação de jatos insufladores em três diferentes posições no bordo de ataque com velocidades variando de uma à quatro vezes a velocidade de escoamento. Em todos os casos com jatos insuflados ocorreu o atraso no estol dinâmico e para os casos com posicionamento de 2,5%𝑐 e 5%𝑐, onde 𝑐 é a corda do aerofólio, com 𝑈𝑖𝑛𝑠=4𝑈∞ houve a supressão total do estol, sendo 𝑈𝑖𝑛𝑠 a velocidade de insuflação e 𝑈∞ a velocidade do escoamento livre. O terceiro foi direcionado à adição de um ponto de sucção no extradorso do perfil NACA0012, onde a sucção não inibiu o estol dinâmico, mas possibilitou o atraso deste efeito. Foram realizadas as análises qualitativas e quantitativas dos resultados através dos campos de pressão e de velocidade e dos coeficientes aerodinâmicos para demonstrar o atraso e supressão do efeito de estol dinâmico. Também foi realizado um estudo de validação da metodologia utilizada comparando os resultados obtidos com resultados numéricos e experimentais de outros autores para demonstrar a boa confiabilidade da metodologia.
Abstract: The stall is a well-know aerodynamic effect that consists of a lift abrupt fall due to the flow detachment from the body. Several studies were made in an attempt to suppress this effect, both to avoid air accidents and to improve aircraft aerodynamics and efficiency. This work presents numerical studies of viscous and incompressible Newtonian fluid flow on a pitching NACA0012 airfoil to analyze the dynamic stall delay and suppression. The boundary layer detachment control methods studied were with the introduction of slats, air jets, and suction in the suction region of the airfoil. For these studies, the COMSOL Multiphysics simulation program was used with the k-ω turbulence model and all simulations were carried out at the Heat Transfer Laboratory (LabTC) of the Federal University of Itajubá. The first study to suppress the dynamic stall effect was made by introducing slats to the airfoil, generating a stall delay and reducing the drag peak by 15.52%. In the second study, the implementation of blowing jets was carried out in three leading-edge positions with speeds varying from one to four times the flow speed. All cases with inflated jets there was a delay in the dynamic stall and for the cases with positioning of 2,5%𝑐 and 5%𝑐, where 𝑐 is airfoil chord, using 𝑈𝑖𝑛𝑠=4𝑈∞ the stall was tottaly suppress, with 𝑈𝑖𝑛𝑠 the inflation speed and 𝑈∞ the free-flow speed. The third study was aimed at adding a suction point in the upper region of NACA0012 where suction did not inhibit the dynamic stall, but made it possible to delay this effect. Qualitative and quantitative analyzes of the results were carried out through the pressure and velocity fields and the aerodynamic coefficients to demonstrate the delay and suppression of the dynamic stall effect. A validation study of the methodology used was also carried out comparing the results obtained with numerical and experimental results from other authors to demonstrate the good reliability of the methodology.
Palavras-chave: Estol dinâmico
Aerofólio NACA0012
Estudo numérico
Equações RANS
Movimento de arfagem
CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Itajubá
Sigla da Instituição: UNIFEI
metadata.dc.publisher.department: IEM - Instituto de Engenharia Mecânica
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
URI: https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/2232
Data do documento: 28-Set-2020
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