VALIDAÇÃO EM TÚNEL DE VENTO DA METODOLOGIA DE DIMENSIONAMENTO AERODINÂMICO

MATHEUS BUENO DA ROSA, PEDRO AUGUSTO ZANATTA DOS PASSOS, FABRICIO ANTONIO EGERT, JORGE LUIZ RODRIGUES MARQUES

Resumo


Este trabalho apresenta a validação dos estudos de perfis aerodinâmicos, sendo este a base do projeto preliminar de uma aeronave. O perfil em questão é o Selig 1223, que possui alta capacidade de gerar sustentação e alta eficiência aerodinâmica, sendo muito aplicado na competição "SAE Brasil de Aerodesign". Para validar as características fornecidas em bibliografia e os coeficientes fornecidos pelos softwares de análise de perfis, foram realizados ensaios em túnel de vento avaliando a sua capacidade de gerar sustentação e arrasto. O túnel possui 2,5 metros de comprimento e largura de 68 centímetros, sendo que a área de fluxo laminar para as análises possui 30x30 centímetros e 1,1 metros de comprimento. Na lateral, há uma escotilha de acrílico para posicionar e fazer a manipulação do protótipo dentro do túnel, esta seção de análise é de 30 centímetros. Um motor trifásico de 1 CV faz a sucção do ar para dentro do túnel, este é controlado por um inversor de frequência em malha aberta. Com a variação da frequência do motor é possível obter velocidades entre 7,5 m/s e 16 m/s aferidas com um anemômetro digital. Além da medição de velocidade, o túnel de vento é instrumentado com balança para medir os esforços nos eixos vertical e horizontal. O protótipo a ser analisado é fixado através de um suporte específico em cima da balança posicionando-o dentro da seção de análise. A base deste suporte possui roletes de carbono para fazer o deslocamento do mesmo no eixo horizontal. Através de um mecanismo triangular a força de arrasto horizontal é convertida para vertical em cima de uma balança de precisão. A metodologia do estudo consiste em análise do perfil em duas dimensões no software XFLR5 para extração dos coeficientes de sustentação e arrasto correspondentes em cada variação de número de Reynolds e Mach. São aplicados então cálculos aerodinâmicos para verificar a sustentação e arrasto proporcionada pelo protótipo em teoria. Foram realizados testes fazendo a variação da velocidade gradualmente, bem como medições de velocidade, sustentação e arrasto correspondentes. A aquisição dos dados é feita de forma estatística, tirando a média dos resultados em cada etapa de medição. Após várias repetições dos testes e discriminados os resultados com maior variação, são gerados gráficos dos esforços aerodinâmicos atuantes no protótipo. Para a determinação dos coeficientes de arrasto e sustentação é feito o cálculo reverso levando em consideração a temperatura e densidade do ar, dimensões do protótipo e velocidade do escoamento. O resultado dos ensaios demonstrou um alto nível de semelhança na funcionalidade do túnel de vento em questão e o túnel usado pelos criadores do perfil. Os resultados apresentaram uma correlação de 95% nos coeficientes e metodologia de cálculo utilizada, demonstrando assim que os coeficientes aplicados em cálculos aerodinâmicos e de estabilidade no projeto de aeronaves podem ser atribuídos de forma confiável. A partir deste trabalho, é gerada mais uma fonte de pesquisa para auxiliar o projeto "Kamikse Aerodesign da UNISC" e demais estudantes que fazem a utilização deste perfil aerodinâmico.


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