Investigação da física de escoamentos sobre aerofólios em estol dinâmico utilizando simulações de grandes escalas e técnicas de pós-processamento

Resumo

A presente proposta descreve o plano de pesquisa associado ao estágio no exterior (BEPE) do aluno de doutorado Renato Fuzaro Miotto. O Sr. Miotto é atualmente aluno de doutorado na Faculdade de Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, FEM-UNICAMP. O período de estágio no exterior deve ser realizado na Ohio State University, OSU, localizada em Columbus, OH, EUA. Durante este período, o Sr. Miotto trabalhará sob a supervisão do Prof. Datta V. Gaitonde, que recebe a Cadeira de John Glenn no Departamento de Engenharia Mecânica e Aeroespacial. O professor Gaitonde é membro do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea (AFRL), do Instituto Americano de Aeronáutica e Astronáutica (AIAA) e da Sociedade Americana de Engenharia Mecânica (ASME). Ele também é membro da American Physical Society. Neste projeto, o Sr. Miotto também colaborará com o Dr. Miguel Visbal, que é o Principal Research Aerospace Engineer e Team Leader do Multidisciplinary Computational Aerodynamics no Aerospace Systems Directorate na Air Force Research Laboratory. O Dr. Visbal é um pesquisador do Laboratório de Pesquisa da Força Aérea e recebeu o Prêmio de Pesquisa Fundamental da Força Aérea para o desenvolvimento de métodos numéricos de alta resolução para simulações multi-físicas. O Prof. Gaitonde e o Dr. Visbal são reconhecidos internacionalmente por suas contribuições pioneiras às ciências computacionais e suas pesquisas estão diretamente relacionadas à presente proposta.O principal objetivo do presente trabalho é a aplicação de técnicas computacionais para a investigação de escoamentos turbulentos sobre aerofólios em estol dinâmico. Esse fenômeno ocorre frequentemente no rotor de helicópteros a altas velocidades de avanço ou durante manobras e é responsável por grandes cargas aerodinâmicas de torção e vibrações nas pás do rotor. Diversos modelos matemáticos e métodos de dinâmica de fluidos computacional têm sido utilizados na literatura para prever os efeitos do estol dinâmico. No entanto, eles falharam em fornecer resultados satisfatórios sob condições consistentes com aquelas encontradas em helicópteros, onde os efeitos de compressibilidade são freqüentemente proeminentes. Neste projeto, realizaremos simulações de grande escala (LES) para capturar os mecanismos aerodinâmicos não-estacionários encontrados em aerofólios sob condições de estol dinâmico. Técnicas avançadas de pós-processamento e decomposição modal de escoamentos serão empregadas nas bases de dados obtidas por LES para analisar a física dos escoamentos de interesse. (AU)