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Título: Efeito do sistema propulsivo à hélice nas forças de sustentação e arrasto de uma asa
Autor(es): Sampaio, Matheus Borges
Orientador(es): Noleto, Luciano Gonçalves
Assunto: Fluidodinâmica computacional
Hélices (Aeronáutica)
Asas (aeronáutica)
Data de apresentação: 21-Jul-2023
Data de publicação: 21-Set-2023
Referência: SAMPAIO, Matheus Borges. Efeito do sistema propulsivo à hélice nas forças de sustentação e arrasto de uma asa. 2023. 110 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Aeroespacial) — Universidade de Brasília, Brasília, 2023.
Resumo: A aeronáutica evoluiu muito nos últimos anos, no entanto sistemas primordiais ainda são amplamente usados e estudados, como os sistemas propulsivos à hélice, com origem por volta de 1800. Nesse sentido, ainda visa-se compreender os fenômenos causados por essa configuração. O presente trabalho realiza uma análise acerca das perturbações do sistema propulsivo a hélice nas forças de sustentação e arrasto de uma asa. Com objetivo de atingir esse estudo, foram realizados diferentes casos por meio de simulações de Fluidodinâmica Computacional considerando as rotações da hélice, sendo essa descrita pela teoria do disco atuador e a razão de adiantamento, e também considerando a nacele como parte do sistema propulsivo. As simulações são comparadas com a realidade experimental do escoamento para verificação se o processo físico simulado e experimental são semelhantes. Os resultados experimentais, por sua vez, foram obtidos por meio de uma pesquisa bibliográfica. As simulações foram realizadas no programa ANSYS Fluent utili zando os modelos SST k – w e também o modelo invíscido, onde foi feito uma verificação de suas convergências e um comparativo entre eles. Em suma, concluiu-se que os resultados não foram satisfatórios devido as variações de convergência das forças de sustentação nas simulações com a presença da hélice. Entretanto nos resultados também foi comparado o aumento dos coeficientes de sustentação devido a presença da hélice dos dados simulados com os experimentais. Dentro dos resultados também foi analisado a topologia do escoamento e a pertubação do sistema propulsivo na topologia. Em síntese os resultados mostram a convergência das simulações, a análise da topologia com a presença do sistema propulsivo e variação dos coeficientes aerodinâmicos.
Abstract: Aeronautics has evolved a lot in recent years, however primordial systems are still widely used and studied, such as propeller propulsive systems, which originated around 1800. In this sense, the aim is still to understand the phenomena caused by this configuration. The present work performs an analysis about the disturbances of the propeller propulsive system in the lift and drag forces of a wing. In order to achieve this study, different cases were performed through Computational Fluid Dynamics simulations considering the propeller rotations, which is described by the actuator disk theory and the advance ratio, and also considering the nacelle as part of the propulsive system. The simulations are compared with the experimental reality of the flow to verify if the simulated and experimental physical processes are similar. The experimental results, in turn, were obtained through a bibliographical research. The simulations were carried out in the ANSYS Fluent program using the SST models k - w and also the inviscid model, where a verification of their convergences and a comparison between them was made. In short, it was concluded that the results were not satisfactory due to variations in the convergence of the lift forces in the simulations with the presence of the propeller. However, the results also compared the increase in lift coefficients due to the presence of the helix in the simulated and experimental data. Within the results, the topology of the flow and the disturbance of the propulsive system in the topology were also analyzed. In summary, the results show the convergence of the simulations, the analysis of the topology with the presence of the propulsion system and the variation of the aerodynamic coefficients.
Informações adicionais: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação) — Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, 2023.
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