Análise de estruturas turbulentas coerentes em simulações de grandes escalas de estol dinâmico

• Processo: 18/04210-3
• Modalidade de apoio: Bolsas no Exterior - Estágio de Pesquisa - Mestrado
• Data de Início da vigência: 01 de maio de 2018
• Data de Término da vigência: 25 de outubro de 2018
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial - Aerodinâmica
• Pesquisador responsável: William Roberto Wolf
• Beneficiário: Brener d'Lélis Oliveira Ramos
• Supervisor: Kunihiko Taira
• Instituição Sede: Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM). Universidade Estadual de Campinas (UNICAMP). Campinas , SP, Brasil
• Instituição Anfitriã: Florida State University, Estados Unidos
• Vinculado à bolsa: 16/24504-6 - Simulação de escoamentos compressíveis não-estacionários em referenciais não-inerciais utilizando métodos de alta-resolução, BP.MS
• Assunto(s): Aerodinâmica computacional Turbulência Estol Helicópteros
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: Decomposição modal | turbulência | Aerodinâmica computacional

Resumo

A presente proposta descreve o plano de pesquisa associado ao estágio no exterior (BEPE) do estudante Brener d'Lélis Oliveira Ramos. O aluno está atualmente matriculado no Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica da Universidade Estadual de Campinas, UNICAMP, e é financiado por uma Bolsa de Mestrado FAPESP, Processo nº 2016/24504-6. O período de estágio no exterior deve ser realizado na Florida State University, FSU, localizada em Tallahassee, FL, EUA. Durante este período, Brener trabalhará sob a supervisão do Prof. Kunihiko Taira, atualmente Professor Associado do Departamento de Engenharia Mecânica da FSU. O Prof. Taira possui ampla experiência nos campos de decomposição modal de escoamentos, análise de estruturas coerentes, modelagem de ordem reduzida, controle de escoamento, dinâmica dos fluidos computacional e métodos numéricos. Todos esses tópicos estão relacionados à presente proposta de pesquisa. Este projeto tem como objetivo estudar perfis em condições de estol dinâmico. Esse fenômeno ocorre frequentemente em rotores de helicópteros a altas velocidades de vôo ou durante manobras e é responsável por grandes cargas de torção e vibrações nas pás do rotor. Por isso, estol dinâmico é um fator limitante para o desempenho do helicóptero. Além disso, esse fenômeno também encontra aplicações no estudo de veículos micro-aéreos que imitam sistemas biológicos como pássaros e insetos e turbinas eólicas. Neste projeto, combinaremos simulações compressíveis de grandes escalas com métodos de decomposição modal de escoamento para a identificação de estruturas turbulentas coerentes que sejam energeticamente e dinamicamente relevantes para a física do escoamento envolvendo estol dinâmico. Técnicas como a decomposição ortogonal própria, POD, decomposição de modos dinâmicos, DMD, estruturas coerentes Lagrangianas, análise de operadores resolventes e transformações de ondaletas podem fornecer informações sobre estruturas coerentes e instabilidades hidrodinâmicas que não são claramente observadas em simulações numéricas de escoamentos turbulentos. Neste trabalho, aplicaremos as técnicas mais relevantes para problemas de escoamentos com estol dinâmico. É importante destacar que o grupo de pesquisa da FSU vem promovendo a aplicação de tais ferramentas no contexto de escoamentos turbulentos e LES. Os resultados obtidos na colaboração atual fornecerão informações relevantes para o desenvolvimento e aplicação de técnicas de controle para melhorar o desempenho de voo em configurações de escoamentos envolvendo estol dinâmico. (AU)

Publicações científicas

(Referências obtidas automaticamente do Web of Science e do SciELO, por meio da informação sobre o financiamento pela FAPESP e o número do processo correspondente, incluída na publicação pelos autores)

RAMOS, BRENER L. O.; WOLF, WILLIAM R.; YEH, CHI-AN; TAIRA, KUNIHIKO. Active flow control for drag reduction of a plunging airfoil under deep dynamic stall. PHYSICAL REVIEW FLUIDS, v. 4, n. 7, JUL 19 2019. (18/04210-3, 13/07375-0, 13/08293-7)