Desenvolvimento de Modelos de Ordem Reduzida para Análises Aeroelásticas Não Lineares

Resumo

A principal contribuição do projeto de pesquisa aqui proposto é o desenvolvimento de modelos aerodinâmicos de ordem reduzida que possibilitem a realização de análises aeroelásticas não lineares de rotina na indústria. Há interesse em usar técnicas de dinâmica de fluidos computacional (CFD, do inglês Computational Fluid Dynamics) no desenvolvimento do operador aerodinâmico para análises aeroelásticas, pois essa abordagem proporcionaria a inclusão das não linearidades aerodinâmicas no estudo aeroelástico. Entretanto, dado o poder computacional atualmente disponível, o uso direto de simulações de CFD para a análise aeroelástica em cada ponto do envelope de voo pode se tornar proibitivo para aplicações rotineiras de engenharia. Uma estratégia possível para enfrentar esse desafio é o uso de formulações de modelos de ordem reduzida (ROM, do inglês Reduced-Order Model). Especialmente em escoamentos transônicos, as não linearidades aerodinâmicas são essenciais para a previsão correta das cargas aerodinâmicas não estacionárias, as quais, por sua vez, são necessárias para descrever adequadamente a interação fluido-estrutura. Este projeto de pesquisa, portanto, consistirá em realizar um estudo detalhado das abordagens disponíveis para o desenvolvimento de modelos de ordem reduzida baseados em resultados de CFD, a fim de viabilizar análises aeroelásticas completamente não lineares. Técnicas de identificação de sistemas por meio de funções de transferência aerodinâmicas, teoria de Koopman, decomposição ortogonal apropriada (POD, do inglês Proper Orthogonal Decomposition), decomposição em modos dinâmicos (DMD, do inglês Dynamic Mode Decomposition) e redes neurais serão exploradas neste estudo. Os resultados obtidos no presente projeto fornecerão informações relevantes para o desenvolvimento e a aplicação de técnicas de CFD para estudos aeroelásticos detalhados de configurações aeronáuticas.