Modelo Aerodinâmico Não-Estacionário para Asas Rotativas

Resumo

Uma estrutura multifuncional é caracterizada por realizar tarefas adicionais, além de sua função original. Os materiais inteligentes podem viabilizar a atribuição de funções adicionais à uma estrutura. Uma destas funções pode ser a conversão de energia de vibrações mecânicas em energia elétrica (vibration based energy harvesting) usando materiais piezoelétricos como transdutores. Esta fonte adicional de energia elétrica pode ser muito importante para sistemas remotamente operados e com fontes limitadas de energia. Sistemas eletrônicos de baixo consumo de energia podem ser alimentados a partir da energia gerada. Alguns sistemas de verificação da saúde estrutural (SHM) apresentam baixo consumo e quando associados a sistemas de geração piezoelétrica de energia podem se tornar independentes de baterias para seu funcionamento. A avaliação da energia gerada a partir de oscilações aeroelásticas de uma asa fixa em diversas velocidades tem sido realizada no grupo de pesquisa proponente. Associa-se um modelo elementos finitos eletromecanicamente acoplado (estrutura com piezoelétricos) e um modelo aerodinâmico não-estacionário de painéis para a obtenção de um modelo piezo-aeroelástico, com o qual se avalia a potência elétrica gerada em diversas velocidades. A análise da geração piezoelétrica de energia para asas rotativas é um caso bastante interessante. A energia gerada pode ser utilizada para a alimentação de sistemas de verificação da saúde estrutural em helicópteros ou geradores eólicos, por exemplo. Desta forma a operação destes sistemas aeroelásticos será mais segura e com paradas para manutenções mais precisas, reduzindo os custos operacionais. Assim, define-se como objetivo deste projeto a modificação de um modelo aerodinâmico de malha de vórtices não-estacionário para asas fixas, já desenvolvido no grupo de pesquisas, para o caso de asas rotativas. Esta iniciação faz parte de um projeto mais amplo no qual este modelo aerodinâmico modificado será combinado com um modelo elemento finitos não-linear eletromecanicamente acoplado para análise da energia gerada a partir de oscilações aeroelásticas no caso de asas rotativas.