Investigação do desempenho aerodinâmico de um avião de pequeno porte utilizando dinâmica dos fluidos computacional
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Data de Publicação: | 2022 |
Tipo de documento: | Dissertação |
Idioma: | por |
Título da fonte: | Repositório Institucional da UFJF |
Texto Completo: | https://doi.org/10.34019/ufjf/di/2022/00051 https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/13885 |
Resumo: | O presente trabalho propôs investigar o desempenho aerodinâmico da aeronave Brasília (EMB120). A escolha desse modelo como estudo de caso se justifica dentro das atividades do GCEME de pesquisas em propulsão híbrida. Por meio da utilização do OpenFOAM, foram desenvolvidas simulações utilizando o modelo RANS juntamente com o modelo de turbulência k − ω SST. As simulações conduzidas se concentraram na fase de cruzeiro, onde a simplificação de escoamento em regime permanente é válida. Foi possível identificar que a aeronave em questão é capaz de realizar o voo de cruzeiro sob um ângulo de ataque na faixa de 1 o a 3 o , onde seu centro de pressão fica localizado na faixa entre 26, 92% e 28, 47% da corda média aerodinâmica. As asas são o principal componente responsável por gerar sustentação, enquanto as asas em conjunto com a fuselagem geram a maior parte do arrasto aerodinâmico. Duas configurações da aeronave foram avaliadas: uma com e outra sem twist geométrico nas asas. Um aumento no arrasto e na sustentação globais foram observados para a configuração com twist, embora a relação entre essas forças não tenha se alterado significativamente. Uma avaliação das equações utilizadas para inicializar os parâmetros de turbulência foi conduzida, onde não foi possível obter diferença significativa entre formulações diferentes. Investigou-se, ainda, a influência da altitude no desempenho aerodinâmico da aeronave. Não foram observadas mudanças significativas nos seus coeficientes adimensionais |
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Foi possível identificar que a aeronave em questão é capaz de realizar o voo de cruzeiro sob um ângulo de ataque na faixa de 1 o a 3 o , onde seu centro de pressão fica localizado na faixa entre 26, 92% e 28, 47% da corda média aerodinâmica. As asas são o principal componente responsável por gerar sustentação, enquanto as asas em conjunto com a fuselagem geram a maior parte do arrasto aerodinâmico. Duas configurações da aeronave foram avaliadas: uma com e outra sem twist geométrico nas asas. Um aumento no arrasto e na sustentação globais foram observados para a configuração com twist, embora a relação entre essas forças não tenha se alterado significativamente. Uma avaliação das equações utilizadas para inicializar os parâmetros de turbulência foi conduzida, onde não foi possível obter diferença significativa entre formulações diferentes. Investigou-se, ainda, a influência da altitude no desempenho aerodinâmico da aeronave. Não foram observadas mudanças significativas nos seus coeficientes adimensionaisThe present work investigates the aerodynamic performance of the Brasília aircraft (EMB120). The choice of this model is justified within the GCEME research activities in hybrid propulsion. Using OpenFOAM, simulations were developed using RANS with k − ω SST turbulence model. The simulations focused on the cruise phase, where the steady-state flow simplification is valid. It was possible to identify that the aircraft can perform adequately on cruising fase under an angle of attack in the range of 1 o to 3 o , where its center of pressure is located between 26,92% and 28,47% of the mean aerodynamic chord. The wings are the main component responsible for generating lift, while the wings and the fuselage generate most of the aerodynamic drag. Two aircraft configurations were evaluated: one with and another without geometric twist on the wings. An increase in overall drag and lift was observed for the configuration with twist, although the relationship between these forces did not change significantly. An evaluation of the equations used to initialize the turbulence parameters was conducted, where no significant difference between different formulations was observed. The influence of altitude on the aerodynamic performance of the aircraft was also investigated. No significant changes were observed in their dimensionless coefficients.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)Programa de Pós-graduação em Modelagem ComputacionalUFJFBrasilFaculdade de EngenhariaAttribution-NonCommercial-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessCNPQ::ENGENHARIASAerodinâmicaCFDEMB120OpenFOAMAerodynamicInvestigação do desempenho aerodinâmico de um avião de pequeno porte utilizando dinâmica dos fluidos computacionalinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFJFinstname:Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)instacron:UFJFORIGINALluispedrovieiravidigal.pdfluispedrovieiravidigal.pdfPDF/Aapplication/pdf11785377https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/13885/1/luispedrovieiravidigal.pdf1f35b97a8934947cfa5d160eb935d72cMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/13885/2/license_rdfe39d27027a6cc9cb039ad269a5db8e34MD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-81748https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/13885/3/license.txt8a4605be74aa9ea9d79846c1fba20a33MD53TEXTluispedrovieiravidigal.pdf.txtluispedrovieiravidigal.pdf.txtExtracted texttext/plain117544https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/13885/4/luispedrovieiravidigal.pdf.txt8bbc305bc4fa1754c05da11ef644e05cMD54THUMBNAILluispedrovieiravidigal.pdf.jpgluispedrovieiravidigal.pdf.jpgGenerated Thumbnailimage/jpeg1176https://repositorio.ufjf.br/jspui/bitstream/ufjf/13885/5/luispedrovieiravidigal.pdf.jpg4b2023dbe56512aa8524bb9a5831aabaMD55ufjf/138852022-11-18 13:12:49.57oai:hermes.cpd.ufjf.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufjf.br/oai/requestopendoar:2022-11-18T15:12:49Repositório Institucional da UFJF - Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)false |
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