Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional
Autor(a) principal: | |
---|---|
Data de Publicação: | 2011 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA |
Texto Completo: | http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1965 |
Resumo: | Por anos o voo dos insetos intrigou os seres humanos. Em alguns aspectos não encontra par entre os voos de outros animais, especialmente nas questões de desempenho e manobrabilidade. Devido a estas características e às deficiências de configurações convencionais de aeronaves em regime de baixo número de Reynolds, têm sido desenvolvidas configurações de micro veículos aéreos (MAVs) baseadas em insetos. Entretanto, ainda há muitos desafios que envolvem o estudo dos mecanismos relacionados com o voo dos insetos. Um entendimento maior destes mecanismos possibilitaria o desenvolvimento de MAVs mais eficientes e eficazes. Neste contexto, a eficiência do movimento periódico inspirado no voo dos insetos foi investigada utilizando duas metodologias: o modelo quase-estacionário e simulação numérica bidimensional. Verificou-se a influência do desvio em relação ao plano de batimento (stroke deviation) horizontal em uma situação de voo pairado, modelando a asa da mosca Drosophila melanogaster por um perfil elíptico bidimensional executando um movimento formando a "figura-de-oito". Novas equações cinemáticas foram propostas para representar a trajetória da asa de modo a permitir uma variação maior de parâmetros do movimento no eixo vertical, o que permitiu obter, por meio de otimização utilizando o modelo quase-estacionário, os limites teóricos da eficiência aerodinâmica. Com base nestas otimizações e em variação dos parâmetros cinemáticos, resultados obtidos por estudos anteriores foram explicados e verificou-se a possibilidade de redução de gasto energético no voo pairado por meio da implementação do desvio do plano horizontal. Simulações numéricas por dinâmica dos fluidos computacional foram realizadas para investigar esta possibilidade e notou-se que a potência do momento aerodinâmico adiciona uma parcela significativa à potência total, o que não é contabilizado no modelo quase-estacionário devido a simplificações. Posteriormente, concluiu-se que, nos casos estudados, as diferenças na eficiência não foram significativas e que, em razão de efeitos não estacionários, em especial a interação entre asa e esteira, a força vertical média se comporta de maneira contrária à prevista pelo modelo quase-estacionário. Finalmente, o mecanismo de captura de esteira foi analisado e foram identificadas mudanças significativas em seus efeitos, induzidas pelo desvio do plano horizontal, as quais puderam ser explicadas devido às alterações na cinemática do perfil. |
id |
ITA_52a43f13e7137efb40f093b94de38405 |
---|---|
oai_identifier_str |
oai:agregador.ibict.br.BDTD_ITA:oai:ita.br:1965 |
network_acronym_str |
ITA |
network_name_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA |
spelling |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacionalAeronave não-tripuladaAerodinâmicaProjeto de aeronavesDinâmica dos fluidos computacionalInsetosEngenharia aeronáuticaPor anos o voo dos insetos intrigou os seres humanos. Em alguns aspectos não encontra par entre os voos de outros animais, especialmente nas questões de desempenho e manobrabilidade. Devido a estas características e às deficiências de configurações convencionais de aeronaves em regime de baixo número de Reynolds, têm sido desenvolvidas configurações de micro veículos aéreos (MAVs) baseadas em insetos. Entretanto, ainda há muitos desafios que envolvem o estudo dos mecanismos relacionados com o voo dos insetos. Um entendimento maior destes mecanismos possibilitaria o desenvolvimento de MAVs mais eficientes e eficazes. Neste contexto, a eficiência do movimento periódico inspirado no voo dos insetos foi investigada utilizando duas metodologias: o modelo quase-estacionário e simulação numérica bidimensional. Verificou-se a influência do desvio em relação ao plano de batimento (stroke deviation) horizontal em uma situação de voo pairado, modelando a asa da mosca Drosophila melanogaster por um perfil elíptico bidimensional executando um movimento formando a "figura-de-oito". Novas equações cinemáticas foram propostas para representar a trajetória da asa de modo a permitir uma variação maior de parâmetros do movimento no eixo vertical, o que permitiu obter, por meio de otimização utilizando o modelo quase-estacionário, os limites teóricos da eficiência aerodinâmica. Com base nestas otimizações e em variação dos parâmetros cinemáticos, resultados obtidos por estudos anteriores foram explicados e verificou-se a possibilidade de redução de gasto energético no voo pairado por meio da implementação do desvio do plano horizontal. Simulações numéricas por dinâmica dos fluidos computacional foram realizadas para investigar esta possibilidade e notou-se que a potência do momento aerodinâmico adiciona uma parcela significativa à potência total, o que não é contabilizado no modelo quase-estacionário devido a simplificações. Posteriormente, concluiu-se que, nos casos estudados, as diferenças na eficiência não foram significativas e que, em razão de efeitos não estacionários, em especial a interação entre asa e esteira, a força vertical média se comporta de maneira contrária à prevista pelo modelo quase-estacionário. Finalmente, o mecanismo de captura de esteira foi analisado e foram identificadas mudanças significativas em seus efeitos, induzidas pelo desvio do plano horizontal, as quais puderam ser explicadas devido às alterações na cinemática do perfil.Instituto Tecnológico de AeronáuticaBento Silva de MattosVitor Gabriel Kleine2011-12-12info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttp://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1965reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITAinstname:Instituto Tecnológico de Aeronáuticainstacron:ITAporinfo:eu-repo/semantics/openAccessapplication/pdf2019-02-02T14:03:45Zoai:agregador.ibict.br.BDTD_ITA:oai:ita.br:1965http://oai.bdtd.ibict.br/requestopendoar:null2020-05-28 19:37:45.744Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáuticatrue |
dc.title.none.fl_str_mv |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
title |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
spellingShingle |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional Vitor Gabriel Kleine Aeronave não-tripulada Aerodinâmica Projeto de aeronaves Dinâmica dos fluidos computacional Insetos Engenharia aeronáutica |
title_short |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
title_full |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
title_fullStr |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
title_full_unstemmed |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
title_sort |
Análise da influência do desvio do plano horizontal na eficiência do voo dos insetos por dinâmica dos fluidos computacional |
author |
Vitor Gabriel Kleine |
author_facet |
Vitor Gabriel Kleine |
author_role |
author |
dc.contributor.none.fl_str_mv |
Bento Silva de Mattos |
dc.contributor.author.fl_str_mv |
Vitor Gabriel Kleine |
dc.subject.por.fl_str_mv |
Aeronave não-tripulada Aerodinâmica Projeto de aeronaves Dinâmica dos fluidos computacional Insetos Engenharia aeronáutica |
topic |
Aeronave não-tripulada Aerodinâmica Projeto de aeronaves Dinâmica dos fluidos computacional Insetos Engenharia aeronáutica |
dc.description.none.fl_txt_mv |
Por anos o voo dos insetos intrigou os seres humanos. Em alguns aspectos não encontra par entre os voos de outros animais, especialmente nas questões de desempenho e manobrabilidade. Devido a estas características e às deficiências de configurações convencionais de aeronaves em regime de baixo número de Reynolds, têm sido desenvolvidas configurações de micro veículos aéreos (MAVs) baseadas em insetos. Entretanto, ainda há muitos desafios que envolvem o estudo dos mecanismos relacionados com o voo dos insetos. Um entendimento maior destes mecanismos possibilitaria o desenvolvimento de MAVs mais eficientes e eficazes. Neste contexto, a eficiência do movimento periódico inspirado no voo dos insetos foi investigada utilizando duas metodologias: o modelo quase-estacionário e simulação numérica bidimensional. Verificou-se a influência do desvio em relação ao plano de batimento (stroke deviation) horizontal em uma situação de voo pairado, modelando a asa da mosca Drosophila melanogaster por um perfil elíptico bidimensional executando um movimento formando a "figura-de-oito". Novas equações cinemáticas foram propostas para representar a trajetória da asa de modo a permitir uma variação maior de parâmetros do movimento no eixo vertical, o que permitiu obter, por meio de otimização utilizando o modelo quase-estacionário, os limites teóricos da eficiência aerodinâmica. Com base nestas otimizações e em variação dos parâmetros cinemáticos, resultados obtidos por estudos anteriores foram explicados e verificou-se a possibilidade de redução de gasto energético no voo pairado por meio da implementação do desvio do plano horizontal. Simulações numéricas por dinâmica dos fluidos computacional foram realizadas para investigar esta possibilidade e notou-se que a potência do momento aerodinâmico adiciona uma parcela significativa à potência total, o que não é contabilizado no modelo quase-estacionário devido a simplificações. Posteriormente, concluiu-se que, nos casos estudados, as diferenças na eficiência não foram significativas e que, em razão de efeitos não estacionários, em especial a interação entre asa e esteira, a força vertical média se comporta de maneira contrária à prevista pelo modelo quase-estacionário. Finalmente, o mecanismo de captura de esteira foi analisado e foram identificadas mudanças significativas em seus efeitos, induzidas pelo desvio do plano horizontal, as quais puderam ser explicadas devido às alterações na cinemática do perfil. |
description |
Por anos o voo dos insetos intrigou os seres humanos. Em alguns aspectos não encontra par entre os voos de outros animais, especialmente nas questões de desempenho e manobrabilidade. Devido a estas características e às deficiências de configurações convencionais de aeronaves em regime de baixo número de Reynolds, têm sido desenvolvidas configurações de micro veículos aéreos (MAVs) baseadas em insetos. Entretanto, ainda há muitos desafios que envolvem o estudo dos mecanismos relacionados com o voo dos insetos. Um entendimento maior destes mecanismos possibilitaria o desenvolvimento de MAVs mais eficientes e eficazes. Neste contexto, a eficiência do movimento periódico inspirado no voo dos insetos foi investigada utilizando duas metodologias: o modelo quase-estacionário e simulação numérica bidimensional. Verificou-se a influência do desvio em relação ao plano de batimento (stroke deviation) horizontal em uma situação de voo pairado, modelando a asa da mosca Drosophila melanogaster por um perfil elíptico bidimensional executando um movimento formando a "figura-de-oito". Novas equações cinemáticas foram propostas para representar a trajetória da asa de modo a permitir uma variação maior de parâmetros do movimento no eixo vertical, o que permitiu obter, por meio de otimização utilizando o modelo quase-estacionário, os limites teóricos da eficiência aerodinâmica. Com base nestas otimizações e em variação dos parâmetros cinemáticos, resultados obtidos por estudos anteriores foram explicados e verificou-se a possibilidade de redução de gasto energético no voo pairado por meio da implementação do desvio do plano horizontal. Simulações numéricas por dinâmica dos fluidos computacional foram realizadas para investigar esta possibilidade e notou-se que a potência do momento aerodinâmico adiciona uma parcela significativa à potência total, o que não é contabilizado no modelo quase-estacionário devido a simplificações. Posteriormente, concluiu-se que, nos casos estudados, as diferenças na eficiência não foram significativas e que, em razão de efeitos não estacionários, em especial a interação entre asa e esteira, a força vertical média se comporta de maneira contrária à prevista pelo modelo quase-estacionário. Finalmente, o mecanismo de captura de esteira foi analisado e foram identificadas mudanças significativas em seus efeitos, induzidas pelo desvio do plano horizontal, as quais puderam ser explicadas devido às alterações na cinemática do perfil. |
publishDate |
2011 |
dc.date.none.fl_str_mv |
2011-12-12 |
dc.type.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/publishedVersion info:eu-repo/semantics/masterThesis |
status_str |
publishedVersion |
format |
masterThesis |
dc.identifier.uri.fl_str_mv |
http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1965 |
url |
http://www.bd.bibl.ita.br/tde_busca/arquivo.php?codArquivo=1965 |
dc.language.iso.fl_str_mv |
por |
language |
por |
dc.rights.driver.fl_str_mv |
info:eu-repo/semantics/openAccess |
eu_rights_str_mv |
openAccess |
dc.format.none.fl_str_mv |
application/pdf |
dc.publisher.none.fl_str_mv |
Instituto Tecnológico de Aeronáutica |
publisher.none.fl_str_mv |
Instituto Tecnológico de Aeronáutica |
dc.source.none.fl_str_mv |
reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA instname:Instituto Tecnológico de Aeronáutica instacron:ITA |
reponame_str |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA |
collection |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA |
instname_str |
Instituto Tecnológico de Aeronáutica |
instacron_str |
ITA |
institution |
ITA |
repository.name.fl_str_mv |
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações do ITA - Instituto Tecnológico de Aeronáutica |
repository.mail.fl_str_mv |
|
subject_por_txtF_mv |
Aeronave não-tripulada Aerodinâmica Projeto de aeronaves Dinâmica dos fluidos computacional Insetos Engenharia aeronáutica |
_version_ |
1706809277222486016 |