Eficácia do controlo de sopro por jatos retangulares num difusor de admissão ultracompacto

• Autor(a) principal: Leal, Miguel António Viegas
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/8561
• topic: Admissão; Ansys Fluent; Catia V5; Cfd; Difusor; Distorção da Pressão Total; Helyx-Os; Recuperação da Pressão Total; Serpentina; Stealth; Domínio/Área Científica::Engenharia e Tecnologia::Engenharia Aeronáutica

A presente investigação teve como propósito o estudo, recorrendo a análises numéricas, das características do escoamento num difusor de admissão em serpentina com elevada taxa de difusão e do aumento do rendimento do mesmo pelo uso de jatos em orifícios retangulares, a fim de que esta técnica de controlo possa ser considerada como uma solução ao problema do escoamento neste género de difusores. Para tal, dimensionou-se concetualmente um difusor ultracompacto, em serpentina, tendo em vista a baixa observabilidade de radar e de infravermelhos, com 0,45 metros de deslocamento vertical da linha central, 1,3 metros de comprimento, e uma razão de abertura de 2,0. Empregou-se uma técnica de controlo do escoamento que consistiu na injeção de ar através de pequenos oríficios retangulares, e perpendicularmente, com um caudal de mássico global limitado a 1% daquele à entrada do ducto. Diversas orientações dos orifícios em relação ao sentido do escoamento - 0º, 15º, 30º e 45º - foram examinadas de modo a perceber a sua influência na eficácia desta técnica de controlo. Os jatos foram instalados a montante dos pontos de separação do escoamento que ocorrem em ambas as paredes, superior e inferior. As respetivas geometrias foram desenhadas no software CATIA V5R21, e exportadas em ficheiro STL para o código gerador de malhas. As malhas, híbridas e predominantemente hexaédricas, geraram-se com o código aberto SnappyHexMesh, através da interface gráfica aberta HELYX-OS. A resolução numérica teve por base a utilização do modelo de turbulência k - " realizável, com funções de parede. Adotou-se o software comercial ANSYS FLUENT 16.2 para o cálculo das equações de governo discretizadas. Para as condições testadas, o escoamento apresentou duas regiões de separação, após a primeira curva na parede inferior, e outra, de maior intensidade, ao início da segunda curva na parede superior, ambas dotadas de escoamentos secundários. Qualitativamente, os resultados sem controlo estão de acordo com estudos semelhantes encontrados na literatura. A técnica de controlo utilizada, quando aplicada na parede inferior, permitiu, para uma orientação de 0º, eliminar completamente a separação do escoamento e os escoamentos secundários nesta região. Para as orientações de 15º, 30º e 45º os jatos revelaramse ineficazes, no entanto introduziram melhorias inesperadas na parede superior. No que diz respeito à última, nenhuma das configurações aí testadas conseguiu mitigar a separação e os escoamentos secundários, revelando até, à exceção da orientação de 0º, um efeito contrário ao esperado através de uma maior deterioração do escoamento. No geral, conclui-se que a viabilidade dos jatos retangulares para controlo do escoamento é limitada, à exceção da configuração alinhada com o escoamento, que permite redistribuir com sucesso a pressão total nas regiões de parede onde o escoamento se encontra separado e os gradientes adversos de pressão não são tão intensos como os sentidos na parede superior.