Dissertação
Aerodynamic interference between rotors, fuselage, wing and control surfaces of a VTOL UAV EVALUATED
Esta tese pretende estudar a interferência aerodinâmica entre componentes de um Veículo Aéreo Não Tripulado (VANT) capaz de descolar e aterrar verticalmente (VTOL), desenvolvido pela Beyond Vision, aferindo os modelos adequados para simular o comportamento, nas diferentes fases de voo, utilizando CFD. Efetuaram-se simulações recorrendo a análise de Reynolds Averaged Navier-Stokes, utilizando o modelo de turbulência k-w SST, a Mach cruzeiro de M=0.088, e de ponta dos rotores de M_tip=0.32, a Reynolds de cruzeiro Re=3E5. Para modelar os rotores consideraram-se os modelos Multiple Reference Frame, Sliding Mesh e Overset Mesh. Realizou-se um estudo de independência de malha no rotor, verificando e validando os resultados com dados de desempenho do fornecedor e dados experimentais de Miluzzo (2020). Concluiu-se que o MRF seria o método apropriado devido ao custo computacional e exatidão dos. Em cruzeiro verificou-se que as estruturas VTOL, tendo os rotores alinhados com o escoamento, aumentam significativamente a resistência aerodinâmica do VANT, reduzindo C_L/C_D de 10.45 para 7.28, e diminuindo os coeficientes aerodinâmicos da asa. Observou-se que a posição dos rotores na asa não tem um efeito palpável no desempenho, mas a orientação do rotor relativamente ao escoamento sim, tendo o rotor perpendicular reduzido C_L/C_D para 6.82. Em voo vertical verificou-se que os rotores e a estrutura do VANT se afetam mutuamente, e que ter os rotores afastados da fuselagem reduz a interação do rotor traseiro com a cauda. Em voo de transição concluiu-se que o MRF não se adequa para este tipo de escoamento, fazendo-se apenas uma análise qualitativa.
julho 11, 2022, 10:0
Publicação
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Orientação
ORIENTADOR
Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Professor Auxiliar