Análise no domínio do tempo da distribuição de carregamentos em asas via modelo da linha sustentadora e da função de Wagner

• Processo: 20/11323-9
• Modalidade de apoio: Bolsas no Brasil - Iniciação Científica
• Data de Início da vigência: 01 de dezembro de 2020
• Data de Término da vigência: 30 de novembro de 2021
• Área de conhecimento: Engenharias - Engenharia Aeroespacial
• Pesquisador responsável: Ricardo Afonso Angélico
• Beneficiário: Guilherme Levi Bernini Bueno
• Instituição Sede: Escola de Engenharia de São Carlos (EESC). Universidade de São Paulo (USP). São Carlos , SP, Brasil
• Assunto(s): Aeroelasticidade Python Aerodinâmica de aeronaves Método de Galerkin Modelagem computacional
• Palavra(s)-Chave do Pesquisador: distribuição de carregamentos | função de Wagner | linha de sustentação | Método de Galerkin | Cargas; Aeroelasticidade

Resumo

A combinação de asas de alto alongamento com materiais de elevado desempenho presente nas aeronaves modernas conduz a sistemas estruturais suscetíveis a grandes deslocamentos na presença dos carregamentos aerodinâmicos, o que deve ser considerado na avaliação do desempenho da aeronave bem como na determinação de sua resposta dinâmica. A análise deste sistema complexo requer o acoplamento de modelos aerodinâmicos e estruturais em um modelo aeroelástico. Em particular, a análise no domínio do tempo da resposta aeroelástica de uma asa demanda um modelo aerodinâmico não-estacionário capaz de determinar o histórico de carregamentos na asa. Esse pode ser obtido a partir da combinação da teoria da linha sustentadora com um modelo transiente para o coeficiente de sustentação bidimensional. Neste contexto, o presente projeto visa desenvolver um modelo aerodinâmico para análise não estacionária de asas a partir da combinação da teoria da linha sustentadora de Prandtl com a função de Wagner, a qual permite descrever o comportamento não estacionário de um aerofólio. O modelo resultante é caracterizado por uma equação integro-diferencial de Volterra-Fredholm. O método de Galerkin com funções de forma lineares será utilizado para descrever a distribuição de circulação ao longo da envergadura. O método de Runge-Kutta será utilizado para a integração temporal. Um código implementado em Python para determinar a resposta estacionária de asas finitas utilizando o método de Galerkin -- previamente validado -- será modificado para incluir os efeitos transientes. Por fim, os resultados do modelo computacional desenvolvido serão comparados com os de alguns casos de asas oscilando em um escoamento reportados pela literatura.