Dissertação

{en_GB=The Flying Saucer Concept for Micro Aerial Vehicles: Computational Study} {} EVALUATED

{pt=Esta dissertação apresenta um estudo CFD sobre um disco rotativo em voo a ângulos de ataque 0º, 5º e 10º, procurando investigar a potencial aplicação desta geometria em MAVs. O software comercial FLUENT foi utilizado em simulações com IDDES. A geometria do disco é circular e infinitamente fina, pois não possui espessura. O número de Reynolds baseado no escoamento não perturbado e no diâmetro do disco foi fixado em 150,000. O AdvR varia entre 0 e 8, no qual AdvR é o quociente entre a velocidade da extremidade do disco devido a rotação e do escoamento. Para incidência nula, os momentos de rolamento e picada, medidos numa superfície do disco, sofrem uma mudança de sinal entre AdvR = 1 e 2, e 2 e 4, respetivamente. Um comportamento periódico foi observado para AdvR = 2, bem como uma linha de separação, que se movimenta para montante com aumento de rotação. A alpha = 5º, C_L permanece aproximadamente constante até AdvR = 2, pois uma bolha de separação está presente na superfície superior e magnitudes de rotação são baixas. A supressão da bolha e regiões intensas de baixa pressão, causadas pela rotação, ocorrem a AdvR = 4 e 8, levando a um aumento de C_L. O L/D diminui com rotação. Rotação diferencial (8,0) leva a um aumento de C_L enquanto que o caso (8,-8) reduz o momento de rolamento. Os resultados para alpha = 10º mostram que a rotação diferencial (8,0) elimina também a bolha de separação e aumenta a sustentação. , en=This dissertation presents a CFD study regarding a rotating disc in flight at angles of attack 0º, 5º and 10º, seeking to investigate the potential application of such geometry in MAVs. The commercial software FLUENT was used for the simulations with IDDES. The disc geometry is circular and infinitely thin, since it has no thickness. The free stream Reynolds number was fixed at 150,000, based on the disc's diameter. The AdvR was varied between 0 and 8, where AdvR is the ratio between disc edge speed due to rotation and flow speed. For zero incidence, rolling and pitching moments, measured for one surface of the disc, undergo a change of signals from AdvR = 1 to 2, and 2 to 4, respectively. Periodic behaviour was obtained for AdvR = 2, as was a salient separation line, which moves upstream with increasing rotation. At alpha = 5º, C_L remains roughly constant until AdvR = 2, since a laminar separation bubble is present on the top surface and rotation magnitudes are low. Suppression of the bubble and intense low pressure regions, caused by rotation, occur at AdvR = 4 and 8 and both lead to an increase in lift production. The L/D diminished with rotation. Differential rotation AdvR = (8,0) leads to an increase in C_L, while case (8,-8) decreases rolling moment. The results for alpha = 10º show that differential rotation (8,0) still suppresses the separation bubble and leads to an increase in lift. }
{pt=Disco Rotativo, Aerodinâmica, Micro-veículo Áereo, Mecânica dos Fluidos Computacional, IDDES., en=Rotating Disc, Aerodynamics, Micro Aerial Vehicle, Computational Fluid Dynamics, IDDES.}

Julho 1, 2021, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

João Manuel Melo de Sousa

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado