Dissertação
{en_GB=Unsteady behaviour of helicopter blades} {} EVALUATED
{pt= Este trabalho teve como foco o estudo das características da perda de sustentação dinâmica num perfil NACA 0012, em diferentes condições. O objetivo foi obter resultados concretos no que toca à perda de sustentação dinâmica, em termos do aumento da sustentação, momento de picada negativo e a formação de vórtices no extradorso. Simulações CFD foram realizadas com o programa Star-CCM. O modelo de turbulência k-ω SST juntamente com o modelo de transição γ-Reθ foi utilizado em todas as simulações. Para o estudo da perda de sustentação, o ângulo de ataque do perfil foi variado, permitindo a identificação de situações de pré-perda, perda e pós-perda de sustentação, para um Re específico. Informação referente a valores máximos de Cl, Cd e Cm foram obtidas. Para o caso dinâmico, um método diferente foi implementado. Neste caso, o perfil foi mantido estático e a zero graus, com o fluido proveniente das fronteiras de baixo e esquerda a atingir o perfil com determinado ângulo de ataque, de acordo com equação do movimento de picada de cada caso. De modo a fornecer um estudo claro sobre o caso dinâmico, dados os diferentes regimes do mesmo, dois casos dinâmicos diferentes foram estudados: perda suave e perda brusca. O último trata-se de um caso crítico, com ângulos de ataque elevados e forte libertação de vórtices ao longo do extradorso do perfil. Para além destes estudos, foi também estudada a influência da frequência reduzida e do número de Reynolds neste fenómeno. , en= This work aims at investigating the dynamic stall characteristics of a NACA 0012 airfoil, at different conditions. The objective was to obtain concrete results on how dynamic stall really differs from static stall, in terms of lift overshoot, nose-down pitching moment and vortex formation, on the upper surface. In order to accomplish these objectives, CFD simulations were performed using Star-CCM+. RANS coupled with transition model γ-Reθ was used in all the performed simulations. For steady stall study, the airfoil AoA changed and allowed the identification of pre-stall AoA, stall AoA and post-stall AoA for a specific Re. Furthermore, information regarding maximum Cl, Cd behaviour and Cm break at stall was gathered. For the dynamic case, a different method was implemented. The airfoil was static and at null AoA, with the flow coming from the bottom and left boundaries reaching the airfoil with some AoA determined by the pitching motion of each dynamic case. To provide a clear study of dynamic stall, given the different regimes of it, two different cases were studies: light stall and deep stall. The deep stall case is of course the critical case, with very high AoA and strong vortex shedding across the upper surface of the airfoil. In addition, studies on the influence of reduced frequency and Reynolds number on this phenomenon were performed. }
fevereiro 3, 2021, 9:0
Publicação
Obra sujeita a Direitos de Autor
Orientação
ORIENTADOR
José Maria Campos da Silva André
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Assistant Professor
ORIENTADOR
Filipe Szolnoky Ramos Pinto Cunha
Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)
Assistant Professor