Redução de atrito viscoso em escoamento turbulento incompressível, pelo uso de superfície com microranhuras longitudinais: aplicação na indústria aeronáutica.
Autor(a) principal: | |
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Data de Publicação: | 1993 |
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/3/3132/tde-02052024-073921/ |
Resumo: | Vários meios de manipulação da camada limite tem sido pesquisados para aumentar a eficiência dos meios de transporte e conservar as fontes energéticas e o meio ambiente. O tratamento de superfícies com microranhuras longitudinais, ou riblets, destaca-se por ser um método de redução do atrito viscoso totalmente passivo, e com potencial de redução de atrito de até 7% quando comparado a paredes lisas nas mesmas condições. Este trabalho propõe um modelo completo para simulação de escoamento turbulento incompressível sobre microranhuras longitudinais, com razão de aspecto unitária, utilizando o conceito de rugosidade negativa em sua modelagem. Um programa consagrado para o cálculo das equações do movimento (stan-sete), e modificado para receber esta modelagem. É simulado o escoamento turbulento incompressível no bocal de admissão de um motor turbofan aeronáutico da General Electric, impulsionando uma aeronave de grande porte em baixa altitude e número de mach de 2 décimos. Durante as simulações, são estabelecidas a lei logarítmica, os valores das espessuras de quantidade de movimento e deslocamento, o coeficiente de atrito local e o perfil de velocidade sobre a parede microranhurada. Finalmente, estima-se a redução de arrasto total obtida na superfície interna do bocal. |
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Redução de atrito viscoso em escoamento turbulento incompressível, pelo uso de superfície com microranhuras longitudinais: aplicação na indústria aeronáutica.Untitled in englishAeronautical industryAtritoEscoamentoFlowFrictionIndústria aeronáuticaVários meios de manipulação da camada limite tem sido pesquisados para aumentar a eficiência dos meios de transporte e conservar as fontes energéticas e o meio ambiente. O tratamento de superfícies com microranhuras longitudinais, ou riblets, destaca-se por ser um método de redução do atrito viscoso totalmente passivo, e com potencial de redução de atrito de até 7% quando comparado a paredes lisas nas mesmas condições. Este trabalho propõe um modelo completo para simulação de escoamento turbulento incompressível sobre microranhuras longitudinais, com razão de aspecto unitária, utilizando o conceito de rugosidade negativa em sua modelagem. Um programa consagrado para o cálculo das equações do movimento (stan-sete), e modificado para receber esta modelagem. É simulado o escoamento turbulento incompressível no bocal de admissão de um motor turbofan aeronáutico da General Electric, impulsionando uma aeronave de grande porte em baixa altitude e número de mach de 2 décimos. Durante as simulações, são estabelecidas a lei logarítmica, os valores das espessuras de quantidade de movimento e deslocamento, o coeficiente de atrito local e o perfil de velocidade sobre a parede microranhurada. Finalmente, estima-se a redução de arrasto total obtida na superfície interna do bocal.The last few decades have witnessed a very remarkable number of studies concerning the identification and development of boundary-layer control and drag-reduction techniques. The struggle is generally aimed at energy saving, improving transportation efficiency standards or addressing environmental issued.Among these tecniques, surface micro-grooves of sub-layer scale, or riblets, are of special interst due to its completely passive nature and also for the assessed potential of reducing viscous drag by as much as 7% compared to the smooth-wall case. The presente study delas with the aspects of modelling a turbulent, incompressible flow over a surface with triangular riblets (aspect ratio equal to unity). A suitable code is then modified to match the proposed model. The incompressible turbulent flow inside the fan cowl of a CF-6-80ª turbofan engine in a low-altitude, low-speed phase (M = 0.2) of the flight envelope is calculated, and relevant parameters such as displacement thickness, momentum thickness and local friction coeficients are discussed for selected stations, comparatively to smooth wall data. A logarithmic law over micro-grooved surface is proposed and compared to existing laws. The dimensionless velocity profile over riblets is graphically compared to smooth wall case under the same conditions. In closing, the viscous drag reduction on the inner surface of the inlet cowl is assessed and the estimated increase of airflow to the engine is calculated based on the shorter displacement thickness over the grooved surface.Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USPSilvares, Otavio de MattosSaab Junior, Joseph Youssif1993-11-26info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisapplication/pdfhttps://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-02052024-073921/reponame:Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USPinstname:Universidade de São Paulo (USP)instacron:USPLiberar o conteúdo para acesso público.info:eu-repo/semantics/openAccesspor2024-05-02T12:59:02Zoai:teses.usp.br:tde-02052024-073921Biblioteca Digital de Teses e Dissertaçõeshttp://www.teses.usp.br/PUBhttp://www.teses.usp.br/cgi-bin/mtd2br.plvirginia@if.usp.br|| atendimento@aguia.usp.br||virginia@if.usp.bropendoar:27212024-05-02T12:59:02Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP - Universidade de São Paulo (USP)false |
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