Simulação numérica de aerofólios com oscilação vertical em regime supersônico

Abstract

O presente trabalho mostra uma investigação preditiva sobre simulações numéricas em regime supersônico de aerofólios que apresentam um movimento de oscilação vertical. Inicialmente, é feita uma breve revisão bibliográfica, apresentando as publicações mais relevantes para o tema, assim como a exposição da base teórica usada, o cluster de computação que realizou as execuções e os objetivos. Em seguida, o método numérico com base no método da fronteira imersa é descrito, assim como os cálculos dos coeficientes aerodinâmicos implementados no código VAT e suas validações. O aerofólio simétrico NACA 0012 e o aerofólio transônico supercrítico OAT15A são simulados em frequências de 0 a 100 Hz, em intervalos de 10 Hz. São comentadas as evoluções de fenômenos no escoamento como choques destacados, ondas de bordo de fuga, ondas de choque lambda e esteira de vórtices. As distribuições dos coeficientes de pressão são mostradas como curvas de nível em função do tempo, apresentando histerese em ambos os aerofólios e representando bem as ondas de choque que estão em contato com a superfície. As funções dos coeficientes de sustentação, arrasto e momento possuem amplitudes em três escalas diferentes, além de apresentarem pequenas oscilações, como um ruído de sinal. Todos os resultados são discutidos e comparados, inclusive por meio de uma análise estatística, concluindo que, para as condições do escoamento usadas neste projeto, não foi possível gerar valores negativos para o coeficiente de arrasto, mas foi identificada uma redução no seu valor, para aproximadamente 0,1 em frequências próximas a 40 Hz.