Análise fluidodinâmica do perfil aerodinâmico NACA 0012 em baixas velocidades.
Data
2023
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Resumo
Os grandes avanços na indústria da fluidodinâmica estão correlacionados ao desenvolvimento
dos setores aeroespacial e aeronáutico, o que torna as técnicas de CFD, atualmente, uma
alternativa substitutiva ou complementar aos ensaios experimentais. Sendo assim, o presente
trabalho visa estudar, numericamente, o escoamento do ar atmosférico em torno do perfil
NACA 0012 (2D) sob baixas velocidades no ANSYS® Fluent. Dois modelos de turbulência
foram empregados durante as simulações (Spalart-Allmaras e K-ε realizable) com o intuito de
avaliar os coeficientes de sustentação e de arrasto; a eficiência aerodinâmica; e a esteira de
turbulência sob o perfil. As soluções numéricas foram legitimadas através das pesquisas de
Abbott et al. (1959) e Ladson et al. (1987), ambas realizadas em túneis de vento e com dados
experimentais divulgados pela NASA. Os resultados obtidos foram considerados validados com
algumas ressalvas. No que concerne aos coeficientes de sustentação, para ambos os modelos de
turbulência, obteve-se uma solução muito satisfatória para ângulos de ataque menores do que
12o, apresentando uma margem de erro inferior à 5%. Já a máxima eficiência aerodinâmica
extraída para o perfil, seja numericamente ou empiricamente falando, é obtida quando α = 9o
sob o Re = 6x106
independentemente do modelo de turbulência utilizado. Contudo, no que
tange aos coeficientes de arrasto, notou-se uma margem de erro em torno de 50% para toda a
faixa de ângulo de ataque estudada, a saber, 0o < α < 12o – o que implica na utilização de uma
malha mais refinada, em combinação com um melhor modelo de turbulência, para melhor a
acurácia dos resultados numéricos. Por fim, constatou-se também que o modelo Spalart-
Allmaras apresentou melhor coerência física nos resultados de distribuição de esteira turbulenta
em detrimento ao modelo k- ε realizable – sendo este, por conseguinte, não indicado para
trabalhar com fenômenos físicos sujeitos à gradiente de pressão adverso.
Descrição
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
Palavras-chave
Aerodinâmica, Turbulência, Arrasto - aerodinâmica, Automóveis - peças - NACA 0012, Dinâmica dos fluidos computacional - CFD
Citação
LIMA, Augusto Henrique de Miranda. Análise fluidodinâmica do perfil aerodinâmico NACA 0012 em baixas velocidades. 2023. 105 f. Dissertação (Mestrado em Engenharia Mecânica) - Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto, Ouro Preto, 2023.