Simulação de escoamentos em aerofólios bidimensionais de dupla cunha e em asas sob regime supersônico

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Santos, Pedro Henrique Rosa dos
Data de Publicação: 2018
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: https://bdm.unb.br/handle/10483/24484
Resumo: Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.
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spelling Santos, Pedro Henrique Rosa dosPimenta, Bráulio GutierrezSANTOS, Pedro Henrique Rosa dos. Simulação de escoamentos em aerofólios bidimensionais de dupla cunha e em asas sob regime supersônico. 2018. ix, 83 f., il. Trabalho de Conclusão de Curso (Bacharelado em Engenharia Mecânica)—Universidade de Brasília, Brasília, 2018.https://bdm.unb.br/handle/10483/24484Trabalho de Conclusão de Curso (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade de Tecnologia, Departamento de Engenharia Mecânica, 2018.A dinâmica dos fuidos computacional está em desenvolvimento acelerado pela era digital, e ela abre possibilidades de desenvolvimento de aeronaves supersônicas com novos patamares de e ciência e de baixa emissão de ruído. Embora as alternativas OpenSources não entreguem ainda a mesma performance como as plataformas comerciais, os softwares livres possuem a capacidade de superar os comerciais na razão de performance e custo. Diante disso, o presente trabalho se propôs a descrever o desempenho do OpenFOAM no cluster do CAALab no que se refere à precisão e custo computacional em escoamentos supersônicos externos, comparando-se com os resultados do software VAT, desenvolvido pelo próprio laboratório. Foi feita a compilação do OpenFOAM de forma otimizada para a arquitetura do cluster. Para o caso bidimensional, foi desenvolvido uma rotina de cálculo do escoamento sobre o aerofólio dupla cunha e comparou-se com o resultado da simulação, com e sem malha adaptativa. Já no caso tridimensional, utilizou-se o resultado apresentado na literatura, obtido em túnel de vento a partir de asas cujos per s são de dupla cunha. Quanto à analise do custo computacional, foi realizada uma análise de escalabilidade do OpenFOAM, variando-se a quantidade de subdivisões do domínio e o número de elementos. Obteve-se precisão de 0,94% no caso sem malha adaptativa e de 0,10% no caso de malha adaptativa na simulação bidimensional do OpenFOAM, enquanto o resultado do VAT obteve precisão de 1,08%. Em ambas as simulações, o ângulo do choque está de acordo com a teoria. Na análise de escalabilidade, o OpenFOAM não apresentou bom desempenho comparado ao VAT. O resultado sugere também que uma razão adequada para o presente caso no OpenFOAM seria de 80 mil elementos por processador. Por m, no caso tridimensional, a simulação no OpenFOAM se tornou pouco viável, uma vez que o tempo por iteração estava na ordem de 30 segundos no melhor caso. Notou-se que a estratégia de controle automático de resolução da malha acarreta um prejuízo significativo no tempo de processamento, e uma estratégia adequada seria de aplicar o refinamento automático após atingir-se a convergência com a malha menos densa. Contudo, o resultado seguiu a tendência apresentada na literatura.Submitted by Caroline Botelho Teixeira (carolinebotelhoteixeira@gmail.com) on 2020-06-10T23:19:36Z No. of bitstreams: 1 2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdf: 11758465 bytes, checksum: e848fb6ed958bc3d1994665b99d294b1 (MD5)Approved for entry into archive by Biblioteca Digital de Monografias Gerência (bdm@bce.unb.br) on 2020-07-22T12:27:50Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdf: 11758465 bytes, checksum: e848fb6ed958bc3d1994665b99d294b1 (MD5)Made available in DSpace on 2020-07-22T12:27:50Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdf: 11758465 bytes, checksum: e848fb6ed958bc3d1994665b99d294b1 (MD5)The Computational Fluid Dynamics has been in fast progress recently due to the outset of digital transformation, and it brings possibilities for the development of supersonic aircraft with high e ciency and low noise emission. Although the OpenSource alternatives do not deliver yet the same performance as commercial platforms, the free softwares have the potential to overcome the commercials in the performance and cost ratio. In this scenario, the present work has been proposed to describe the performance of the Open-FOAM in the Caalab cluster regarding to the accuracy and computational cost in external supersonic ows, as compared with the results of the VAT, an in-house cfd code. OpenFOAM was compiled optimally for the architecture of the cluster. For the two-dimensional case, a routine was developed to calculate the ow on the double wedge Aeropholium and compared with the simulation result with and without adaptive mesh. The results presented in the literature, obtained in wind tunnel from wings whose pro les are double wedge, were used to validate the three-dimensional case. Regarding to the analysis of the computational cost, an OPENFOAM scalability analysis was performed by varying the amount of subdivisions of the domain and the number of elements. OpenFOAM's simulations obtained accuracy of 0.94 % in the case without adaptive mesh and 0.10 % in the case of adaptive mesh in the two-dimensional case, while the result of the VAT obtained accuracy of 1.08 %. In both simulations, the angle of shock is in line with the theory. In the scalability analysis, OpenFOAM did not perform well, if compared to VAT. The result also suggests that an appropriate ratio for the present case in OpenFOAM would be 80000 elements per processor. Finally, in the three-dimensional case, the simulation in OpenFOAM became almost unviable, since the time per iteration was in the order of 30 seconds in the best case. It was noted that the strategy of automatic control of the mesh resolution entails signi cant damage in the processing time, and an appropriate strategy would be to apply the automatic re nement after achieving convergence with the less dense mesh. However, the result followed the trend presented in the literature.A concessão da licença deste item refere-se ao termo de autorização impresso assinado pelo autor que autoriza a Biblioteca Digital da Produção Intelectual Discente da Universidade de Brasília (BDM) a disponibilizar meu trabalho de conclusão de curso por meio do sítio bdm.unb.br, com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 International, que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que seja citado o autor e licenciante. Não permite o uso para fins comerciais nem a adaptação desta.info:eu-repo/semantics/openAccessSoftwareComputaçãoFluidodinâmicaAerofólioSimulação de escoamentos em aerofólios bidimensionais de dupla cunha e em asas sob regime supersônicoinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2020-07-22T12:27:50Z2020-07-22T12:27:50Z2018-11-29porreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBLICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1817http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/24484/2/license.txt21554873e56ad8ddc69c092699b98f95MD52ORIGINAL2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdf2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdfapplication/pdf11758465http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/24484/1/2018_PedroHenriqueRosadosSantos_tcc.pdfe848fb6ed958bc3d1994665b99d294b1MD5110483/244842020-07-22 09:27:50.62oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712020-07-22T12:27:50Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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