Please use this identifier to cite or link to this item: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17543
Title: Análise fluidodinâmica do perfil aerodinâmico NACA 0012 em baixas velocidades.
Authors: Lima, Augusto Henrique de Miranda
metadata.dc.contributor.advisor: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Keywords: Aerodinâmica
Turbulência
Arrasto - aerodinâmica
Automóveis - peças - NACA 0012
Dinâmica dos fluidos computacional - CFD
Issue Date: 2023
metadata.dc.contributor.referee: Rocha, Luiz Joaquim Cardoso
Brito, Cristiano Henrique Gonçalves de
Leal, Elisângela Martins
Bortolaia, Luis Antônio
Citation: 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.
Abstract: 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.
metadata.dc.description.abstracten: The great advancements in the fluid dynamics industry are correlated with the development of the aerospace and aeronautical sectors, making CFD techniques currently an alternative or complementary substitute for experimental tests. Therefore, this research aims to study, numerically, the airflow around the NACA 0012 airfoil (2D) at low speeds using ANSYS® Fluent. Two turbulence models (Spalart-Allmaras and k-ε realizable) were applied in the simulations to evaluate the lift and drag coefficients, the aerodynamic efficiency and the wake turbulence behind the airfoil. The numerical solutions were validated using the research of Abbott et al. (1959) and Ladson et al. (1987), both conducted in wind tunnels with their experimental data divulgated by NASA. The obtained results were considered validated with some remarks. Regarding the lift coefficients, both turbulence models provided highly satisfactory solutions for angles of attack smaller than 12°, with an error margin below 5%. The maximum aerodynamic efficiency, obtained either numerically or empirically, was achieved at α = 9° for Re = 6x106 regardless of the turbulence model used. However, concerning the drag coefficients, an error margin of approximately 50% was observed across the entire range of angles of attack studied (0° < α < 12°). This indicates the need for a better mesh in combination with a more accurate turbulence model to improve the numerical results. Latest but not least, it was also observed that the Spalart-Allmaras turbulence model demonstrated better physical coherence in the results of wake turbulence distribution compared to the k-ε realizable model. Consequently, the latest model is not recommended for studying physical phenomena subject to adverse pressure gradients.
Description: Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica. Departamento de Engenharia Mecânica, Escola de Minas, Universidade Federal de Ouro Preto.
URI: http://www.repositorio.ufop.br/jspui/handle/123456789/17543
metadata.dc.rights.license: Autorização concedida ao Repositório Institucional da UFOP pelo(a) autor(a) em 03/10/2023 com as seguintes condições: disponível sob Licença Creative Commons 4.0 que permite copiar, distribuir e transmitir o trabalho, desde que sejam citados o autor e o licenciante. Não permite a adaptação.
Appears in Collections:PROPEM - Mestrado (Dissertações)

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
DISSERTAÇÃO_AnáliseFluidodinâmicaPerfil.pdf17,84 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.