Desenvolvimento de metodologias numéricas para análise investigativa do escoamento em parapentes

Abstract

Este trabalho propõe a realização de simulações numéricas fluidodinâmicas em parapentes para estudo do comportamento do escoamento em diversas metodologias simplificadas e replicáveis. Para as avaliações foram utilizados o método dos painéis, com o software XFLR5, e o método de volumes finitos, com o software ANSYS Fluent, em avaliações bidimensionais e tridimensionais em uma abordagem investigativa do comportamento do escoamento. Foi feito um estudo de malha e escolha do modelo de turbulência com a utilização do perfil NACA 43012-A, onde, dado os resultados, o modelo k-w foi escolhido. As abordagens em 2D e quasi-2D por volumes finitos foram realizadas para três geometrias diferentes na abertura do perfil ASCENDER, e apresentaram fenômenos previstos em teoria como a bolha de separação e o vórtice interno de baixa velocidade que afetaram negativamente a performance aerodinâmica. O método dos painéis foi utilizado para duas das geometrias citadas que não possuem escoamento interno, e os resultados apontaram promissores para futuras tentativas de reprodução do coeficiente de sustentação. Uma das abordagens tridimensionais foi feita para o perfil ASCENDER em uma tentativa de representação de um experimento de referência em túnel de vento realizado e foi avaliada a presença de efeitos de ponta de asa que dificultariam uma avaliação de performance aerodinâmica, sendo avaliado então a pressão diferencial em pontos de corda do caso experimental. Logo, optou-se por uma adaptação do problema e os resultados foram comparados aos casos 2D e quasi-2D, sugerindo uma grande influência de efeitos tridimensionais no arrasto, mas não tão relevantes na sustentação. A última abordagem tridimensional por volumes finitos foi feita para o perfil Nasa LS(1)-0417 e os resultados foram comparados com experimentos, concluindo que existem diversos fatores como a condição de parede rígida da asa, erros experimentais, refino de áreas sensíveis do problema e efeitos transientes que necessitam ser aprimoradas para uma maior aproximação.