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http://hdl.handle.net/1843/73472| Tipo: | Dissertação |
| Título: | Caracterização do escoamento do túnel de vento de circuito fechado do laboratório de aerodinâmica experimental da UFMG via fluidodinâmica computacional e experimentação utilizando um modelo em escala real |
| Título(s) alternativo(s): | Characterization of the flow of the closed-circuit wind tunnel at the UFMG experimental aerodynamics laboratory via computational fluid dynamics and experimentation using a full-scale model |
| Autor(es): | Pedro Henrique Araujo |
| primer Tutor: | Guilherme de Souza Papini |
| primer miembro del tribunal : | Ricardo Luiz Utsch de Freitas Pinto |
| Segundo miembro del tribunal: | Ricardo Poley Martins Ferreira |
| Tercer miembro del tribunal: | Joel Laguárdia Campos Reis |
| Cuarto miembro del tribunal: | Aline Amaral Quintella Abdu |
| Resumen: | O escoamento em uma seção de túnel de vento não se comporta da mesma forma que em um ambiente livre de perturbações. Portanto, a caracterização deste escoamento, bem como das interferências de paredes e das suportações nas medições aerodinâmicas é de grande importância para conferir confiabilidade ao projeto de uma aeronave, por exemplo, desde as fases iniciais de ensaios até a fase mais executiva, quanto ao desempenho, estabilidade e segurança desta aeronave. O objetivo desta pesquisa de mestrado é caracterizar o escoamento na seção de testes, quanto à turbulência na direção axial, e quanto ao espeçamento da camada limite na seção de teste, caracterizando elementos de turbulência do túnel de circuito fechado, atmosférico, de baixa velocidade (V menor que 135 m/s), do tipo Göttingen. Para a caracterização virtual do escoamento foi elaborado um modelo tridimensional do campo de escoamento de ar no interior de todo o túnel de vento, em escala real, por meio do método dos volumes finitos, utilizando o abordagem de Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) com os modelos de turbulência para resolver as equações de Navier-Stokes em regime permanente, a saber: i) k-omega; ii) k-εpsilon; iii) Spalart-Allmaras. Posteriormente, aplicando-se a variação temporal, foram os estudados os métodos de resolução por escala, a saber: iv) Detached Eddy Simulation (DES); v) Large Eddy Simulation (LES). Para comparar os modelos teóricos em CFD com dados experimentais foram realizados ensaios variando-se as velocidades do escoamento na seção de teste e equipamentos de medição para correlação cruzada. Os resultado da comparação dos dados virtuais com os experimentais mostraram ótima correlação. O modelo em regime permanente, utilizando k-ω SST, apresentou acuracidade de 88,92% para a queda de pressão do escoamento que cruza a honeycomb. As análises transientes apresentaram resultados ainda melhores, com o método LES atingindo uma correspondência de 94,84% dos valores. |
| Abstract: | The airflow in a wind tunnel section does not behave in the same way as it does in an undisturbed environment. Therefore, characterizing this flow, as well as the wall interferences and supports in aerodynamic measurements, is of great importance to ensure the reliability of the design of an aircraft, for example, from the early stages of testing to the most executive phase, regarding the performance, stability, and safety of this aircraft. This research work presents a comprehensive study of the turbulence and characteristics of the closed-circuit, atmospheric, low-speed (V less than 135 m/s) Göttingen-type wind tunnel. To characterize the flow, a three-dimensional model of the air flow field inside the entire wind tunnel was developed at full scale using the finite volume method, employing the Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) approach with turbulence models to solve the Navier-Stokes equations in a steady state, namely: i) k-omega; ii) k-εpsilon; iii) Spalart-Allmaras. Subsequently, with a temporal variation applied, the resolution methods by scale were studied, namely: iv) Detached Eddy Simulation (DES); v) Large Eddy Simulation (LES). The main objective of this work is to assess the accuracy of virtual models, as computational processing capacity was provided by Siemens, allowing for the use of unstructured discrete grids containing up to approximately 200 million elements. To calibrate the theoretical CFD models and later correlate them, an experimental testing campaign was conducted in the mentioned wind tunnel. The aim of this master's research is to characterize the flow in the test section, especially with respect to axial turbulence and boundary layer thickness. The steady-state model, using k-ω SST, presented an accuracy of 88.92% for the pressure drop of the flow that crosses the honeycomb. The transient analyzes showed even better results, with the LES method achieving a correspondence of 94.84% of the values. |
| Asunto: | Engenharia mecânica Fluidodinâmica computacional Aerodinâmica Dinâmica dos fluídos computacional |
| Idioma: | por |
| País: | Brasil |
| Editor: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Sigla da Institución: | UFMG |
| Departamento: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| Curso: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Tipo de acceso: | Acesso Aberto |
| metadata.dc.rights.uri: | http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/pt/ |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/73472 |
| Fecha del documento: | 21-mar-2024 |
| Aparece en las colecciones: | Dissertações de Mestrado |
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