Desenvolvimento de metologia para análise de Flutter em regime transônico

Abstract

Resumo: Aeroelasticidade é definida como a ciência que estuda a mútua interação entre forças aerodinâmicas, forças elásticas e/ou inerciais e possui análises que são fundamentais para a certificação e segurança de um projeto aeronáutico. Os estudos de Aeroelasticidade requerem um número elevado de simulações. No caso de a aeronave voar no regime transônico, as simulações necessitam de ferramentas computacionais com a utilização de malhas aerodinâmicas tridimensionais. Porém, atualmente, estas possuem alto custo atrelados ao tempo de processamento computacional. O presente trabalho visa o desenvolvimento de uma metodologia para o estudo do fenômeno de Flutter em regime transônico, com a utilização de malhas bidimensionais, oferecendo assim uma redução significativa no custo computacional. Inicialmente, a metodologia foi aplicada no perfil NACA64A010, em regime subsônico, com a finalidade de validá-la comparando com os resultados disponíveis na literatura. Ao atingir resultados compatíveis, partiu-se para uma avaliação no regime transônico. Utilizando como base uma pesquisa realizada pela NASA em 2001 em regime transônico, definiu-se uma seção típica por meio do método de elementos finitos. Essa seção típica originou uma geometria com a qual foi gerada uma malha bidimensional, cujos resultados das análises foram comparados com os obtidos em ensaios em túnel de vento realizados pela NASA.

Abstract: Aeroelasticity is defined as the science that studies the mutual interaction among aerodynamic, elastic and/or inertial forces and has analyses that are fundamental for the certification and safety of an aeronautical project. Aeroelasticity studies require a large number of simulations. In the case of aircraft flying in transonic regime, simulations demand computational tools using three-dimensional aerodynamic meshes. However, currently, these have high costs linked to computational processing time. The present work aims to develop a methodology for studying the Flutter phenomenon in transonic regime, using a two-dimensional mesh, thus offering a significant reduction in computational cost. Initially, the methodology was deployed on the NACA64A010 airfoil in subsonic regime, with the purpose of validating it by comparison with the results available in literature. By reaching compatible results, an evaluation was carried out in transonic regime. Using the research developed by NASA in 2001 in transonic regime as a basis, a typical section was defined using the finite element method. This typical section gave rise to a geometry with which a twodimensional mesh was generated, whose analysis results were compared with those obtained in wind tunnel tests carried out by NASA.