Dissertação

{en_GB=Design of a Wind Tunnel Force Balance} {} EVALUATED

{pt=Os túneis aerodinâmicos são usados para simular o comportamento de modelos na presença de um escoamento, permitindo obter as componentes que melhor definem essa interação, as forças e os momentos. Para tomar total partido do túnel aerodinâmico presente no Laboratório de Engenharia Aeroespacial do Instituto Superior Técnico, revelou-se necessário projetar uma balança de forças e momentos. Em primeiro lugar, o dimensionamento da balança baseou-se-se na possibilidade de realização de testes em modelos de aeronaves e de meia asa montados na secção de teste, recorrendo a um software de simulação (XFLR5) que permitiu obter a gama máxima de carregamento a que a balança estará sujeita para cada uma das hipóteses. O modelo da balança foi selecionado utilizando um conjunto de critérios comparativos e recorrendo ao Processo Hierárquico Analítico que permitiu definir, de entre as arquitecturas de balanças de forças mais comuns, a que se revelou mais adequada (balança externa em plataforma). Uma vez definido o modelo que constitui o "esqueleto" da balança de forças, foi necessário projetar, criteriosamente, cada um dos seus componentes mecânicos e verificar a sua integridade, através do uso do software de modelação SolidWorks. Seguiu-se a seleção de todos os componentes eletrónicos como os extensómetros e o sistema de aquisição de dados que permitirão averiguar a deformação da balança causada por um dado carregamento. Foram feitas, ainda, algumas considerações acerca do processo de montagem e foi apresentado o custo total estimado da balança de forças. Por fim, sugere-se um procedimento de calibração que permite tornar a balança operacional., en=Wind tunnels are used to simulate the behaviour of models in the presence of an airflow thus allowing to obtain the components that better define this interaction, forces and moments. In order to take full advantage of the Aerospace Engineering Laboratory's wind tunnel at Instituto Superior Técnico, it has proved necessary to design a balance to measure forces and moments. Firstly, the force balance dimensioning was based in the possibility of testing both aircraft and half-wing models that fit the wind tunnel test section, using a simulation software (XFLR5) to obtain the maximum load range the force balance has to be able to support in each of the situations. The Analytic Hierarchy Process and a set of comparison criteria allowed the selection of the most adequate force balance architecture from the most widely used, the external platform balance. Once the "skeleton" of the force balance was defined, it was necessary to carefully define each of its mechanical components and guarantee that its integrity was fulfilled using the software SolidWorks. This is followed by the selection of all the electronic components like strain gauges and data acquisition system that will assess the deformation of the balance for a certain loading condition. Several considerations on the mechanical assembly were made and a cost analysis was presented. Finally, it is suggested a calibration procedure to make the force balance fully functional.}
{pt=balança aerodinâmica de seis componentes, ensaios experimentais, projeto mecânico, sensores e instrumentação, procedimento de calibração, en=six components aerodynamic balance, experimental testing, mechanical design, sensors and instrumentation, calibration procedure}

Junho 21, 2018, 9:0

Publicação

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Orientação

ORIENTADOR

André Calado Marta

Departamento de Engenharia Mecânica (DEM)

Professor Auxiliar