Repositório UNIFEI UNIFEI - Campus 1: Itajubá PPG - Programas de Pós Graduação Dissertações
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Tipo: Dissertação
Título: Análise numérica do escoamento em perfis aerodinâmicos com dispositivos hipersustentadores
Autor(es): SILVA, Pietro Olegário da
Primeiro Orientador: SILVA, Ana Lúcia Fernandes de Lima e
Resumo: No setor aeronáutico, um tipo de geometria bastante utilizado nos estudos em aerodinâmica são os dispositivos hipersustentadores. Esses corpos localizados nos bordos de ataque e de fuga das asas do avião, são responsáveis no aumento de sustentação, como por exemplo nos momentos de decolagem e aterrissagem onde as condições aerodinâmicas são tão diferentes que tal asa necessitam desses dispositivos para obter o coeficiente de sustentação necessário. Apresenta-se neste trabalho, um estudo da dinâmica dos escoamentos envolvendo o perfil aerodinâmico NACA0012 com e sem dispositivos hipersustentadores, com o objetivo de uma melhor compreensão dos efeitos envolvidos bem como definir dentre as geometrias avaliadas a de melhor desempenho em maximizar a sustentação e reduzir o arrasto. Para os estudos numéricos, as equações de Navier-Stokes foram resolvidas para obter os resultados por meio do software COMSOL Multiphysics que é baseado no Método dos Elementos Finitos. Todas as simulações foram realizadas no Laboratório de Transferência de Calor (LabTC) da Universidade Federal de Itajubá. Inicialmente as simulações foram feitas sobre o perfil NACA0012, chamado de perfil base e em seguida foi adicionado um flap a 10° no seu bordo de fuga. Observou-se que o a adição do flap gera um ganho nos valores dos coeficientes de sustentação e arrasto para um mesmo ângulo de ataque. Um terceiro teste foi realizado para o perfil base com a adição do flap, onde fixou-se o perfil base a 7° e variou-se o ângulo do flap, mostrando que a medida que o ângulo aumenta o coeficiente de sustentação aumenta também, isso ocorre devido ao aumento da curvatura do perfil. Outra simulação realizada foi adicionando um slat no bordo de ataque, comprovando que esse dispositivo adia o estol. Por último, realizou-se um teste adicionando um slat e um flap no perfil base, afirmando que a combinação desses três elementos gera um valor maior do coeficiente de sustentação e uma melhor distribuição do coeficiente de pressão. Com base na variação do ângulo de ataque, foram realizadas análises qualitativas e quantitativas dos resultados dos campos de linhas de corrente, vorticidade e pressão e dos coeficientes aerodinâmicos para um número de Reynolds igual a 1000.
Abstract: In the aeronautical sector, a type of geometry widely used in studies in aerodynamics are the high lift devices. These bodies located on the leading and treailing edges of the aircraft’s wings are responsible for increasing lift, for example, during takeoff and landing where the aerodynamic conditions are different, the wings need these devices to obtain the necessary lift coefficient. This work presentes a study of the flow dynamic involving the aerodynamic airfoil NACA0012 with and without high lift devices, where the objective is to have a better understanding of the effects involved and to define among the evaluated geometries, the one with the best performance in maximixing lift and reduce drag. For the numerical studies, the Navier-Stokes equations were solved to obtain the results using the COMSOL Multiphysics software, which is based on the Finite Element Method. All simulations were carried out in the Heat Transfer Laboratory (LabTC) on the Federal University of Itajubá. Initially, the simulations were performed on the NACA0012 airfoil, called the base airfoil, and then a flap at 10° was added to its trailing edge. It was observed that the addition of the flap generates an increase in the values of the lift and drag coefficients for the same angle of attack. A third test was carried out for the base airfoil with the addition of the flap, where the base airfoil was fixed at 7° and the flap angle was varied, showing that as the angle increases the lift coefficient also increases, this occurs due to the increased curvature of the airfoil. Another simulation performed was adding a slat on the leading edge, proving the this device postpones the stall. Finally, a test was carried out adding a slat and a flap to the base airfoil, stating that the combination of these three elements generates a higher value of the lift coeficiente and a better distribution of the pressure coeficiente. Based on the angle of attack variation, it were performed qualitative and quantitative analyzes of the results of the streamline fields, vorticity fields, pressure fields and aerodynamic coefficients for a Reynolds number equal 1000.
Palavras-chave: Dispositivos hipersustentadores
Perfil NACA0012
Estudo numérico
COMSOL multiphysics
Ângulo de ataque
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/123456789/3688
Data do documento: 13-Mar-2023
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