Estudo experimental dos efeitos da posição do eixo elástico nos LCOs induzidos por estol-dinâmico em aerofólio sob a influência de não linearidade estrutural

• Autor(a) principal: Demarzo, Marcela Aline Dulcini
• Data de Publicação: 2018
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18148/tde-04062020-174446/
• topic: aeroelastic systems; aeroelasticidade; dynamic stall; estol dinâmico; identificação de sistemas não lineares; não linearidade; non-linearity; nonlinear system identification; stall

Não linearidades em sistemas aeroelásticos e seus efeitos devem ser considerados no desenvolvimento de projetos de estruturas aeronáuticas e de turbinas rotativas. Previsões desses fenômenos são complexas e seus efeitos, como vibrações e rupturas, devem ser prevenidos. A presente pesquisa analisa experimentalmente um aerofólio NACA0012 na condição de suspensão elástica, em movimento puro em arfagem, em túnel de vento sob efeito de nãolinearidades aerodinâmicas e estruturais do tipo enrijecimento. O estudo visou contribuir com o entendimento desses fenômenos, principalmente das oscilações de ciclo limite (LCO) induzidas pelo estol dinâmico. O aparato experimental foi especificamente desenvolvido para os ensaios propostos, de forma a traduzir o modelo físico em um dispositivo capaz de simular e capturar as não-linearidades estruturais e aerodinâmicas, bem como possibilitar os deslocamentos de eixo elástico (EE) envolvidos no estudo. Foram realizados ensaios com diferentes posições de EE e observada a resposta aeroelástica para diferentes velocidades de escoamento. Foram geradas séries temporais e aplicadas técnicas de identificação de Planos de fase, bifurcações de Hopf e estimativa do carregamento não estacionário. Também foram calculadas as correlações entre os resultados gerados com o deslocamento do EE em direção ao bordo de fuga. Os resultados mostraram diferenças significativas no padrão de comportamento do aerofólio em função da mudança da posição do eixo elástico que, aliada ao incremento de velocidade de escoamento, proporcionaram o surgimento de diferentes comportamentos oscilatórios, com a manifestação de mais de um regime de estol dinâmico, além da sobreposição das não linearidades estruturais sobre as aerodinâmicas quando o EE está mais distante do bordo de ataque. Foi confirmado que a não linearidade cúbica contribui na indução e na manutenção dos LCOs, bem como tem papel fundamental no controle da amplitude de oscilação. Portanto, este trabalho proporcionou uma compreensão mais aprofundada sobre comportamento não-linear dos LCOs induzidos pelo estol dinâmico em diferentes configurações do sistema aeroelástico proposto.