Aplicação da fluidodinâmica computacional em um aerofólio para comparação de diferentes modelos de turbulência com dados experimentais e analíticos - Carvalho, José Filipe Trilha de (My University, 2017)
O presente trabalho visa a aplicação da metodologia CFD (Computer Fluid Dynamics – Fluidodinâmica computacional) para a solução do escoamento turbulento presente no aerofólio perfil EPLER 423 de um aeromodelo.Com esta metodologia, é possível verificar as forças geradas pelo aerofólio provenientes do escoamento, como a força de sustentação gerada pelo perfil aerodinâmico, e a força de arraste que esta forma geométrica impõe ao escoamento. Modelos de turbulência foram utilizados para a verificação do modelo mais adequado para a predição dos dados experimentais. Para a comparação com dados experimentais, foi desenvolvido um sistema de medição a partir de células de cargas, o qual é economicamente viável, ou seja, de baixo custo, sendo capaz de medir as forças provenientes do escoamento turbulento em um aerofólio em escala reduzida submetido ao fluxo de ar gerado em um túnel de vento. As forças de arraste e sustentação foram obtidas através da decomposição das forças geradas nas células de carga. Os resultados dos ensaios em túnel de vento, comparados às metodologias numéricas empregadas através de diferentes métodos, como os painéis 3D para calcular as forças de sustentação em perfis aerodinâmicos, e via dinâmica dos fluidos computacional através do software OpenFOAM o qual utiliza o método dos volumes finitos. A malha ótima determinada para ser utilizada nas simulações possui cerca de 3,26 milhões de volumes de controle. Em termos de tempo de simulação, resultados para as forças de sustentação e arraste foram obtidos em menor tempo utilizando os modelos SST e Spalart-Allmaras. Analisando-se os valores numéricos obtidos com os diferentes modelos de turbulência, observou-se que estes estão muito próximos para a predição da força de sustentação, mas apresentam variações para a força de arraste. Para a sustentação, todos os resultados ficaram próximos. Para o arraste, a melhor correlação com os valores experimentais foi obtida com os resultados preditos utilizando o modelo Spalart-Allmaras, e a maior diferença foi verificada com os resultados do modelo SST (sic).
Keywords: Aerofólio; Escoamento; Fluidodinâmica computacional; Túnel de vento