Análise aeroelástica de flutter transônico com modelo de ordem reduzida baseado em resultados de CFD

Resumo

Os sistemas aeroelásticos consistem, basicamente, no acoplamento de um sistema aerodinâmico com um sistema dinâmico-estrutural. Análises aeroelásticas tradicionais implementam um processo iterativo entre ambos estes sistemas, de modo que variações paramétricas e condições de voo distintas necessariamente demandem o uso repetitivo do código de dinâmica de fluidos computacional (CFD). Entretanto, esta abordagem é atualmente proibitiva, em termos de custo computacional, para aplicações mais realistas de engenharia em que consideram-se vários modos estruturais. Uma alternativa estratégica para transpor estes desafios são os modelos de ordem reduzida (ROM's), que consistem em modelos matemáticos simplificados que, essencialmente, capturam a dinâmica dominante do sistema aeroelástico. Dentre as razões pelas quais há atual interesse no desenvolvimento de ROM's, tem-se a capacidade de reduzir significativamente o custo computacional associado as simulações de CFD, a partir de métodos baseados na identificação de funções de transferência aerodinâmicas devido à aplicação simultânea de movimentos definidos por funções ortogonais. Adicionalmente, sua representação matemática é, por construção, apropriada ao uso em projetos preliminares e multidisciplinares. A interação fluido-estrutura depende fortemente das cargas aerodinâmicas não estacionárias para a previsão das condições de flutter e/ou de outros fenômenos aeroelásticos. Entretanto, em aplicações transônicas, a previsão destas cargas é dificultada pela presença de não linearidades aerodinâmicas. Desta forma, os ROM's a serem utilizados devem ser capazes de incluir, de alguma forma, estes efeitos não lineares em sua formulação. Neste contexto, o presente projeto de pesquisa tem por objetivo estudar, desenvolver e documentar modelos de ordem reduzida não lineares que sejam capazes de permitir análises aeroelásticas não lineares em regime transônico. O trabalho será construído a partir de um código desenvolvido in-house, denominado BRU2D, que é uma ferramenta de CFD já estabelecida no grupo de pesquisa do Laboratório de Aerodinâmica Computacional do DCTA/IAE. Conclusões e principais contribuições advindas do presente projeto de pesquisa serão documentadas e publicadas em eventos científicos e periódicos especializados pertinentes. (AU)