Tese: Entradas de Ar Submersas para Aeronaves: Estudo Numérico da Melhoria de Desempenho Obtida pelo Uso de Gerador de Vórtices
Aluno(a) : César Celis PérezOrientador(a): Luis Fernando Silva e e Sandro Ferreira
Área de Concentração: Termociências
Data: 20/02/2006
Link para tese/dissertação: https://www.maxwell.vrac.puc-rio.br/colecao.php?strSecao=resultado&nrSeq=8240@1
Resumo: Entradas de ar submersas sío utilizadas para diversos sistemas de uma aeronave, tais como motor, ar-condicionado, ventilação e turbinas auxiliares. Neste trabalho, através de simulações numéricas, visa-se estudar a influência do uso de um gerador de vórtices sobre a espessura da camada limite a montante da entrada de ar, com o intuito de diminuir-la e assim aumentar a eficiência de recuperação de pressío dinâmica e a vazío mássica ingerida pela entrada. A pesquisa bibliográfica realizada mostrou que a espessura da camada limite a montante da entrada é o parâmetro determinante no desempenho deste tipo de entradas, e que quanto maior a espessura da camada limite, menor é o desempenho da entrada de ar. O escoamento em uma entrada NACA convencional, projetada para uma dada condição crítica de projeto, é analisado numericamente e seus resultados sío tomados como referência para as comparações com os casos nos quais o gerador de vórtices é utilizado. Em seguida, o gerador de vórtices é projetado, simulado e analisado numericamente e seus resultados sío utilizados para o posicionamento do mesmo em relação à entrada NACA. O resultado do acoplamento do gerador de vórtices isolado à entrada NACA é estudado através de uma análise paramétrica da posição horizontal, do ângulo de ataque e da área do gerador de vórtices. Para a esta configuração é projetado o mastro de suporte do gerador de vórtices, o qual é usado para fixar este em relação à entrada NACA. Finalmente, sío realizadas simulações do conjunto entrada NACA com gerador de vórtices e mastro para três ângulos de derrapagem do mastro.Os resultados mostram que a presença, tanto do gerador de vórtices livre como do gerador de vórtices com mastro, leva a reduções consideráveis da espessura da camada limite e, consequentemente, a ganhos significativos nos parâmetros de desempenho da entrada de ar. Para o caso da entrada NACA com gerador de vórtices livre, os ganhos obtidos em relação à entrada NACA convencional, em termos de eficiência e de vazío mássica, sío de até 58% e 21%, respectivamente, e para o caso da entrada NACA com gerador de vórtices e mastro, o melhor resultado exibe ganhos da ordem de 53% em termos de eficiência e de 19% em termos de vazío mássica que ingressa na entrada de ar. A contribuição do arrasto provocado pela presença do gerador de vórtices com mastro no arrasto total do conjunto entrada NACA com gerador de vórtices e mastro é pequena, menor que 10%. Porém, o coeficiente de arrasto total exibe aumentos consideráveis, da ordem de 80%, os quais sío conseqüências diretas do aumento da vazío mássica ingerida pela entrada de ar.