Apresentação Projeto 2 Leonardo Oliveira

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ESTUDO DA INFLUÊNCIA DE WINGTIPS EM ASA NO REGIME SUBSÔNICO DE

AEROMODELO PARA TRANSPORTE DE CARGA

Universidade Federal FluminenseOrientador: Professor Diomar Cesar Lobão

PhD

Leonardo Silva de Carvalho Oliveira

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IntroduçãoObjetivoAplicação

Asa do Lado Direito Asa com WingTip

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Revisão BibliográficaEstudo de perfis - FormatoLinha de curvatura médiaBordo de AtaqueBordo de FugaLinha de CordaCurvatura

Características do Perfil de Asa

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Revisão BibliográficaEstudo de perfis – Utilizados no projeto

NACA 0012 Selig1223

NACA 0035 Eppler423

Perfil NACA0012 Perfil Selig1223

Perfil NACA0035 Perfil Eppler423

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Revisão BibliográficaMecânica dos FluidosCritério de compressibilidade de

fluidos Mach

Camada limite e viscosidade

M = Número de Machu = Velocidade do Escoamentoa = Velocidade do Som

τ = Tensão Tangencial

µ = Viscosidade Dinâmica = Gradiente de Velocidades

Perfil de velocidades do escoamento e camada limite

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Revisão BibliográficaNúmero de Reynolds

O número de Reynolds é um valor adimensional, que traz a relação entre as forças de inércia e viscosas do fluido.

= Número de Reynolds

= Velocidade do Escoamento

= Corda do Perfil

= Viscosidade Dinâmica

= Viscosidade Cinemática

= Massa Específica

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Revisão BibliográficaMecânica dos Fluidos – EscoamentoEm torno de Perfis Aerodinâmicos

As tensões viscosas e os campos de pressão geram nos perfis forças reativas, de sustentação (L) e de arrasto (D)

Escoamento em tordo do Perfil de asa

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Coeficiente de arrasto

Coeficiente de sustentação

Coeficiente de pressão

= Velocidade do Escoamento

= Massa Específica

= Área do Perfil

= Pressão

Revisão BibliográficaCoeficientes Adimensionais

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Revisão BibliográficaArrasto Induzido

Vórtice de ponta de asa

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Revisão BibliográficaArrasto Induzido

Arrasto induzido

Coeficiente de arrasto induzido

= Viscosidade Dinâmica

= Massa Específica

= Aspect Ratio

= Área da Asa

= Fator de Eficiência de Oswald

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Programas UtilizadosJavaFoil

◦CalcFoil Análise do Fluxo Potencial Análise da Camada Limite

XFLR5◦Xfoil

Vortex Lattice Methods (VLM) Lifting Line method (LLT) 3D panel flat panel

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Metodologia

Determinação dos Parâmetros

Seleção dos Perfis

Montagem da Asa

Inclusão do Wingtip

Resultados e Análise

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Parâmetros Para Seleção do Perfil Serão analisados os perfis Selig1223, Eppler423 e

Naca0012;

Cidade para análise: São José dos Campos;

Elevação da cidade: 600m

v = 14,65 m/s

Mach = 0,04;

ρ = 1,1559 kg/m³;

L = 0,40 m;

µ = 1,7822x10-5 kg/(m.s);

Ângulo de ataque variando de -10º à 10º , com passo 2;

Re = 380 000.

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ComparativoSustentação

JavaFoil XFLR5

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ComparativoPolar de Arrasto

JavaFoil XFLR5

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ComparativoEficiência

JavaFoil XFLR5

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Conclusão Seleção Selig1223

Eppler423

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Asa e a Utilização de WingTipImagens de WingTips

Airfoil WingTip

WingTip Experimental

Minix

Winglet

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Asa e a Utilização de WingTipTipos de WingTipSquared-offAluminium tube bowRoundedHoerner styleWingletsDrooped tipsRaked wingtipsTip tanksSailsFencesEnd plates

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Parâmetros da Asa Perfis analisados: Selig1223 e Eppler423;

O perfil NACA 0035 será utilizado como WingTip;

Asa do tipo retangular com 2,8 m de envergadura e 40 cm de

corda;

Cidade para análise: São José dos Campos;

Elevação da cidade: 600m

v = 14,65 m/s

Mach = 0,04;

ρ = 1,1559 kg/m³;

L = 0,40 m;

µ = 1,7822x10-5 kg/(m.s);

Ângulo de ataque variando de -4º à 10º, com passo 2;

Re = 380 000.

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Montagem da AsaEscolha dos Perfis

Definição do tipo de Asa utilizando os parâmetros definidos

Definição dos parâmetros de análise

Análise

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Montagem da AsaDefinição da Asa

Montagem da Asa no XFLR5

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Montagem da Asa - Análise

Inclusão dos parâmetros para análise da Asa no XFLR5

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Montagem da Asa – Adição do WingTipAdição do WingTip

Adição do WingTip na ponta da Asa no XFLR5

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Comparação Selig1223Sustentação com e sem WingTip

Gráfico comparativo de sustentação da asa com e sem WingTip utilizando Selig 1223 no XFLR5

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Comparação Selig1223Arrasto com e sem WingTip

Gráfico comparativo de arrasto da asa com e sem WingTip utilizando Selig 1223 no XFLR5

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Comparação Selig1223Polar de arrasto com e sem WingTip

Gráfico comparativo da polar de arrasto da asa com e sem WingTip utilizando Selig 1223 no XFLR5

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Comparação Selig1223Eficiência com e sem WingTip

Gráfico comparativo da eficiência da asa com e sem WingTip utilizando Selig 1223 no XFLR5

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Comparação Eppler423Sustentação com e sem WingTip

Gráfico comparativo de sustentação da asa com e sem WingTip utilizando Eppler no XFLR5

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Comparação Eppler423Arrasto com e sem WingTip

Gráfico comparativo de arrasto da asa com e sem WingTip utilizando Eppler no XFLR5

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Comparação Eppler423Polar de arrasto com e sem WingTip

Gráfico comparativo da polar de arrasto da asa com e sem WingTip utilizando Eppler no XFLR5

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Comparação Eppler423Eficiência com e sem WingTip

Gráfico comparativo de eficiência da asa com e sem WingTip utilizando Eppler no XFLR5

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GanhosRedução do vórtice;Redução do arrasto induzido;Melhora da eficiência;Asas com menor “span”(Envergadura

da asa):◦ 16,21% para o Selig1223 em 0º;◦ 5,14% para o Eppler423 em 0º.

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Conclusão

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AgradecimentosGostaria de agradecer aos meus

familiares e amigos por todo apoio, carinho e companheirismo. À minha namorada, Larissa Maciel, por me auxiliar e apoiar em tudo, sempre com muito amor.

Aos meus amigos, Rafael Lecca e Gustavo Marassi, pela amizade e ajuda no projeto.

Ao professor Diomar Cesar Lobão por ter aceitado o desafio de ser meu orientador, e aos meus mestres que, direta ou indiretamente, me fizeram chegar até aqui.

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Referências Bibliográficas JavaFoil – Analysis of airfoils. 2007.

<http://www.mh-aerotools.de/airfoils/javafoil.htm> Trapp, J.; Zores, R. NACA 4 Digits Series Profile Generator.

<http://www.ppart.de/aerodynamics/profiles/NACA4.html> Airfoils, Inc. 2000. Eppler code. <http://www.airfoils.com/eppler.htm> XFLR5 is an analysis tool for airfoils, wings and plane.

<http://www.xflr5.com/xflr5.htm>  " Análise e Projeto de Aerofólios", SAE Brasil.

<http://www.engbrasil.eng.br/index_arquivos/pa.pdf> "Fundamentos da Engenharia Aeronáutica Aplicações ao Projeto SAE -

Aerodesign", Prof. MSc. Luiz Eduardo Miranda J. Rodrigues, <http://www.engbrasil.eng.br/index_arquivos/Page739.htm>

“Mecânica Dos Fluidos” White, Frank M. , 6ª Ed, Editora Artmed “Aerodynamic Shape Design Optimization of Winglets”, Tese de mestrado da

F.I.C. (Florida International University), 2010. “Simulação Numérica de Perfis Alares Utilizados em Aerogeradores de Eixo

Vertical”, Tese de Mestrado de Alexandre André Coelho Santos para a UC, 2012. "Aula 17 - Aerodinâmica”, Universidade Técnica de Lisboa.

<https://dspace.ist.utl.pt/bitstream/2295/728802/1/AulaT17.pdf> "TEORIA AERONÁUTICA > PERFÍS EPPLER”, Universidade Federal de Santa

Catarina. <http://www.aerodesign.ufsc.br/teoria/perfis/eppler/eppler.htm> “WingTip Devices".  Virginia Polytechnic Institute and State University, Marth 2004.