Dissertação

{en_GB=On the Design of a Methodology for Camber Morphing Optimisation with Noise Reduction} {} EVALUATED

{pt=No sentido de reduzir o ruído gerado por uma configuração híper-sustentadora 2D nas fases de descolagem e aterragem, uma estrutura adaptativa 2D tendo como base o mesmo perfil alar (NLR7301) foi desenhada recorrendo a uma otimização aerodinâmica de forma, tendo o resultado final sido comparado com a configuração híper-sustentadora. Para tal foi desenvolvida uma metodologia a qual consiste em otimizar a forma aerodinâmica do perfil alar base, considerando as equações estacionárias de RANS e um escoamento compressível a um determinado ângulo de ataque, visando maximizar o coeficiente de sustentação de forma a alcançar um valor similar ao da configuração híper-sustentadora e ao mesmo tempo respeitar os constrangimentos estruturais impostos. Para o efeito foi utilizado um algoritmo baseado em gradientes, os quais foram estimados recorrendo ao método adjunto. Após obter a forma ótima, uma análise aerodinâmica no domínio do tempo foi realizada para providenciar o algoritmo aeroacústico, baseado na formulação de Farassat 1A, com dados de pressão ao longo do tempo. Os resultados alcançados são posteriormente processados e comparados com os obtidos para a configuração híper-sustentadora. Ao comparar a solução de estrutura adaptativa com a configuração híper-sustentadora foi verificada uma redução de ruído gerado à custa de uma redução de sustentação máxima e um aumento de coeficiente de resistência aerodinâmico., en=In order to decrease the emitted airframe noise by a two-dimensional high-lift configuration during take-off and landing performances (NLR7301 with trailing edge flap), a morphing airfoil has been designed through a shape design optimisation procedure starting from a baseline airfoil (NLR7301), with the aim of emulating a high-lift configuration in terms of aerodynamic performances. A methodology has been implemented to accomplish such aerodynamic improvements on the aforementioned baseline airfoil by means of the compressible steady RANS equations at a certain angle of attack, with the objective of maximising its lift coefficient up to equivalent values regarding the high-lift configuration, while respecting the imposed structural constraints to guarantee a realistic optimised design. For such purpose, a gradient-based optimisation through the discrete adjoint method has been undertaken. Once the optimised airfoil is achieved, unsteady simulations have been carried out to obtain surface pressure distributions along a certain time-span to latter serve as the input data for the aeroacoustic prediction framework, based on the Farassat 1A formulation, where the subsequent results for both configurations are post-processed to allow for a comparative analysis. Conclusively, the morphing airfoil has proved to be advantageous in terms of aeroacoustics, in which the noise has been reduced with respect to the conventional high-lift configuration for a comparable lift coefficient, although being penalised by a significant drag coefficient increase due to stall conditions on the morphing airfoil's trailing edge.}
{pt=Estruturas Adaptativas, Aeroacústica, Mecânica dos Fluídos Computacional, Otimização Aerodinâmica de Forma, en=Morphing Structures, Aeroacoustics, Computational Fluid Dynamics, Shape Design Optimisation}

Maio 31, 2019, 9:0

Orientação

ORIENTADOR

Fernando José Parracho Lau

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Associado