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Guilherme de Souza Papinihttp://lattes.cnpq.br/6892072426197676Eduardo Bauzer MedeirosFernando Diogo de Carvalho Grossihttp://lattes.cnpq.br/6109711251107784Rogério Rodrigues da Silva Filho2021-02-01T20:17:21Z2021-02-01T20:17:21Z2020-06-15http://hdl.handle.net/1843/34929https://orcid.org/0000-0001-5412-1308O conceito de propulsão distribuída expande as fronteiras do projeto aeronáutico, com isso, o estudo dos efeitos aerodinâmicos devido às interações entre propulsão distribuída/asa é de extrema importância para a elaboração de uma asa o mais eficiente possível no âmbito aerodinâmico e estrutural. O objetivo do presente trabalho é analisar os efeitos do conceito de propulsão distribuída, na configuração tractor, sobre o campo de escoamento em torno de uma asa de baixo alongamento, além de avaliar as alterações das características aerodinâmicas da asa. Foram utilizados métodos numéricos baseados nas equações Reynolds-Averaged Navier-Stokes, incluindo o modelo de turbulência k-ω SST e um modelo de disco atuador baseado na teoria do elemento de pá, que representa a propulsão; quando validados através de dados experimentais encontrados na literatura, esses métodos numéricos apresentaram boa representação da física do escoamento, especialmente em regiões da asa diretamente afetadas pelo escoamento produzido pela propulsão. Os resultados demonstram a propulsão distribuída altera significativamente o campo de escoamento em torno da asa e como consequência, alteram as características aerodinâmicas da asa. Quando comparada a asa de propulsão distribuída com uma asa livre de efeito de interação, observaram-se: i) o deslocamento da curva de sustentação, alterando a sustentação para um determinado ângulo de ataque; ii) a alteração do coeficiente angular da curva de sustentação; iii) o aumento do valor do coeficiente de sustentação máxima. Além disso, as combinações dos sentidos de rotação das hélices podem modificar consideravelmente as distribuições de pressão, de sustentação e das tensões de cisalhamento sobre a asa, podendo alterar também as regiões de início de separação do escoamento e as distribuições das cargas sobre a asa. Quando considerado em voo de cruzeiro, a asa apresentou um aumento da eficiência aerodinâmica, o que indica a redução de arrasto devido à interação propulsão/asa.Distributed propulsion concept expands the boundaries of aircraft designs, therefore, the study of aerodynamic effects due to propulsion/wing interaction is extremely important for the elaboration of a wing as efficient as possible in the aerodynamic and structural scope. The objective of the present research is to analyze the effects of the distributed propulsion concept, in tractor configuration, on the flow field around a low-aspect-ratio wing and evaluating the changes in aerodynamic characteristics. Numerical methods based in Reynolds-Averaged Navier-Stokes equations were used, including the k-ω SST turbulence model and an actuator disk model based on blade element theory that represent the propulsion; when validated through experimental data found in literature, numerical methods showed good representation of the flow physics, especially in wing regions directly affected by the propulsion flow-field. Results demonstrate that the flow induced by the distributed propulsion significantly alters the flow field around the wing and consequently alters the aerodynamic characteristics of the wing. When comparing the distributed propulsion concept with a base wing without interaction effects, it was observed that: i) there was a displacement of the lift curve, changing the lift to a certain angle of attack; ii) the change in lift curve slope and iii) increase the maximum lift coefficient value. In addition, the combinations of the propeller rotation directions can considerably modify the pressure, lift and shear stress distributions on the wing that being able to change the regions where the flow begins to separate from the wing surface and changing the load distributions. When considered in a cruise flight, the wing showed an increase in the aerodynamic efficiency which indicates drag reduction due to propulsion/wing interaction.CAPES - Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível SuperiorporUniversidade Federal de Minas GeraisPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecanicaUFMGBrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAhttp://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/3.0/pt/info:eu-repo/semantics/openAccessEngenharia mecânicaAnálise numéricaAerodinâmicaDinâmica dos fluidos computacionalAerodinâmicaPropulsão distribuídaDinâmica dos fluidos computacionalAnálise numérica das características aerodinâmicas de uma asa de baixo alongamento com propulsão distribuídaNumerical analysis of the aerodynamic characteristics of a low-aspect-ratio wing with distributed propulsioninfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGORIGINALAnálise numérica das características aerodinâmicas de uma asa de baixo alongamento com propulsão distribuída.pdfAnálise numérica das características aerodinâmicas de uma asa de baixo alongamento com propulsão distribuída.pdfapplication/pdf16089869https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/34929/1/An%c3%a1lise%20num%c3%a9rica%20das%20caracter%c3%adsticas%20aerodin%c3%a2micas%20de%20uma%20asa%20de%20baixo%20alongamento%20com%20propuls%c3%a3o%20distribu%c3%adda.pdfbe5c5ef6194bc9128ec401253646c65fMD51CC-LICENSElicense_rdflicense_rdfapplication/rdf+xml; charset=utf-8811https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/34929/2/license_rdfcfd6801dba008cb6adbd9838b81582abMD52LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain; charset=utf-82119https://repositorio.ufmg.br/bitstream/1843/34929/3/license.txt34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD531843/349292021-02-01 17:17:21.65oai:repositorio.ufmg.br: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Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oaiopendoar:2021-02-01T20:17:21Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)false
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