Simulação de Escoamentos Não Estacionários com Aplicações em Aeroelasticidade

Resumo

Os avanços na informática e em métodos experimentais têm permitido o estudo numérico e experimental de fenômenos cada vez mais complexos em mecânica dos fluidos computacional (CFD), e em particular, de fenômenos não estacionários. Estes fenômenos têm contribuído de forma decisiva para projeto de sistemas ou dispositivos. Grande parte da necessidade de simulação numérica em CFD se deve ao fato de que as equações de Navier--Stokes raramente tem uma solução exata conhecida, a menos de casos triviais. Um dos aspectos mais comuns aos problemas tratados por CFD é, sem dúvida, a complexidade da geometria do domínio em que se dá o escoamento. A representação computacional do domínio torna-se, assim, um dos primeiros problemas a ser enfrentado. Neste contexto, a modelagem geométrica desempenha um papel primordial, pois tem como um de seus principais objetivos a representação computacional de decomposições espaciais. No contexto de problemas aeroelásticos, a maior dificuldade no desenvolvimento de modelos matemáticos ainda reside na determinação do comportamento aerodinâmico. Escoamentos aerodinâmicos apresentam comportamentos complexos, em geral, relacionados à velocidade e características do fluido na região de interesse. Este projeto visa pesquisar metodologias de utilização de ferramentas de CFD para realizar análises aeroelásticas em regime de aerodinâmica não linear. Serão realizados estudos e desenvolvimentos em áreas de modelagem geométrica, métodos numéricos em aerodinâmica computacional e procedimentos de acoplamento de modelagem aerodinâmica por CFD com uma formulação dinâmico-estrutural pertinente. Assim, o trabalho compreenderá os seguintes objetivos: (1) Adequar uma ferramenta de simulação existente para que tenha a capacidade de tratar escoamentos nos quais as malhas computacionais podem se mover ou se deformar; (2) Implantar técnicas que permitam aumentar a eficiência computacional da ferramenta, a fim de se possibilitar o tratamento de problemas não estacionários de modo eficiente; (3) Realizar análises aeroelásticas de configurações aeronáuticas e aeroespaciais utilizando a ferramenta desenvolvida para obtenção do operador aerodinâmico.