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Análise no domínio do tempo da distribuição de carregamentos em asas via modelo da linha sustentadora e da função de Wagner

Processo: 20/11323-9
Linha de fomento:Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
Vigência (Início): 01 de dezembro de 2020
Vigência (Término): 30 de novembro de 2021
Área do conhecimento:Engenharias - Engenharia Aeroespacial
Pesquisador responsável:Ricardo Afonso Angélico
Beneficiário:Guilherme Levi Bernini Bueno
Instituição-sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
Assunto(s):Aeroelasticidade   Python   Aerodinâmica de aeronaves   Método de Galerkin   Modelagem computacional

Resumo

A combinação de asas de alto alongamento com materiais de elevado desempenho presente nas aeronaves modernas conduz a sistemas estruturais suscetíveis a grandes deslocamentos na presença dos carregamentos aerodinâmicos, o que deve ser considerado na avaliação do desempenho da aeronave bem como na determinação de sua resposta dinâmica. A análise deste sistema complexo requer o acoplamento de modelos aerodinâmicos e estruturais em um modelo aeroelástico. Em particular, a análise no domínio do tempo da resposta aeroelástica de uma asa demanda um modelo aerodinâmico não-estacionário capaz de determinar o histórico de carregamentos na asa. Esse pode ser obtido a partir da combinação da teoria da linha sustentadora com um modelo transiente para o coeficiente de sustentação bidimensional. Neste contexto, o presente projeto visa desenvolver um modelo aerodinâmico para análise não estacionária de asas a partir da combinação da teoria da linha sustentadora de Prandtl com a função de Wagner, a qual permite descrever o comportamento não estacionário de um aerofólio. O modelo resultante é caracterizado por uma equação integro-diferencial de Volterra-Fredholm. O método de Galerkin com funções de forma lineares será utilizado para descrever a distribuição de circulação ao longo da envergadura. O método de Runge-Kutta será utilizado para a integração temporal. Um código implementado em Python para determinar a resposta estacionária de asas finitas utilizando o método de Galerkin -- previamente validado -- será modificado para incluir os efeitos transientes. Por fim, os resultados do modelo computacional desenvolvido serão comparados com os de alguns casos de asas oscilando em um escoamento reportados pela literatura.

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