Cálculo do escoamento em superfícies sustentadoras – Análise do comportamento aerodinâmicas de perfis de alta sustentação a baixo número de Reynolds

Cálculo do escoamento em superfícies sustentadoras – Análise do comportamento aerodinâmicas de perfis de alta sustentação a baixo número de Reynolds

• Autor
• Samuel Víctor Soares Maia
• Co-autores
• Luís Morão Cabral Ferro
• Resumo

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  O estudo do comportamento aerodinâmico de um aerofólio é fundamental para analisar o comportamento e as características geométricas de uma asa em determinas condições de voo. Com base nos resultados obtidos em simulações numéricas pode-se abordar a definição de diferentes variáveis utilizadas no projeto de uma aeronave. Em aeronaves utilizadas na competição SAE (veículo aéreo não tripulado – VANT) utilizam-se perfis de alta ou média sustentação com baixo valor de número de Reynolds. Dependendo do tipo de projeto a configuração da asa é disposta de forma a utilizar-se de perfis de alta sustentação para monoplanos e média sustentação para biplanos, portanto, a definição da configuração de asa é determinante na escolha dos perfis a serem analisados em projeto. O escoamento viscoso sobre um aerofólio pode ser calculado utilizando diferentes metodologias, como por exemplo o método de painel e o método dos volumes finitos. O objetivo principal deste trabalho é calcular e comparar os coeficientes de sustentação e arrasto, bem como as distribuições de pressão no contorno dos aerofólios, utilizando o método de painel e o método de volumes finitos. Foram analisados perfis das famílias NACA 4, EPPLER, GOE, CH e ainda perfis SELIG já utilizados pela equipe PegAzuls Aerodesign do campus de Mossoró na UFERSA. Essa classe de aerofólios foi selecionada devido a características da asa selecionada (monoplano) utilizada pela equipe em 2019. Este tipo de aerofólios possui uma eficiência aerodinâmica elevada entre seus coeficientes de sustentação e arrasto, tem curvatura elevada da linha média e são utilizados para baixas velocidades, sendo indicados para utilização na competição SAE Aerodesign. Para escolha do perfil o critério usado foi o maior coeficiente de sustentação em relação ao seu ângulo máximo de estol. Utilizando o software XFLR5, que tem como base o código fonte do XFOIL, foram realizadas as simulações numéricas através do método de painel. No método de volumes finitos o domínio de cálculo foi definido de modo a reduzir a sua influência no aerofólio e foi discretizado com uma malha estruturada, de forma manual, utilizando o módulo ICEM CFD do software ANSYS. O código usado foi o FLUENT. O modelo de turbulência utilizado o modelo  - padrão. As equações de continuidade, quantidade de movimento, energia cinética turbulenta k e dissipação  foram discretizadas recorrendo a aproximações de primeira ordem. São apresentadas as polares de sustentação e de arrasto dos perfis analisados para ângulos de ataque entre 0º e 19º e também as distribuições de pressão sobre o contorno dos perfis.

   

• Palavras-chave
• Aerodinâmica, Aerodesign, Volumes finitos, Método de painel, FLUENT
• Área Temática
• Engenharias

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