Dissertação
{pt_PT=The Flying Saucer Concept for Micro Aerial Vehicles: Experimental Study} {} EVALUATED
{pt=Nesta dissertação é apresentado um estudo experimental sobre uma inovadora asa circular rotativa, numa tentativa de determinar a sua viabilidade numa aplicação em micro veículos aéreos. Um protótipo foi desenvolvido com dois discos convexos rotativos, independentes um do outro, com diâmetro de 400 mm e uma espessura relativa de 12%. Três configurações de rotação foram testadas num túnel aerodinâmico. Os testes foram realizados a um número de Reynolds de 100000, para ângulos de ataque entre -2º e 20º, com uma variação de Advance Ratio (AdvR), o quociente entre a velocidade da extremidade do disco e o escoamento incidente, de 0 a 4 para a rotação síncrona e fixa em 2 para os restantes casos. Testes adicionais de visualização de escoamento foram realizados para o caso de rotação síncrona numa gama específica de ângulos e AdvR. A rotação síncrona indicou um melhor desempenho do protótipo para AdvR=2, dados os valores mais baixos de arrasto e a pequena diferença entre valores de sustentação para os diferentes AdvR. Tal deve-se a uma minimização da bolha de separação com estruturas turbulentas de espessura moderadamente baixa. A rotação assíncrona com uma metade inferior estática sugere um aumento de sustentação com a adição de discos em rotação, dado que os valores de sustentação são superiores ao do caso completamente estático, mas inferiores ao caso de rotação síncrona. Os resultados para rotação oposta indicam uma influência mais significativa no momento de rolamento por parte do disco inferior, com o momento de guinada geral a cancelar-se, aproximadamente., en=In this dissertation, an experimental study is presented regarding an innovative rotating disc wing, in an attempt to determine the viability of such a design in an application for micro aerial vehicles. A prototype was developed with two independently rotating convex discs, with a diameter of 400 mm and a relative thickness of 12%. Three rotation configurations were tested in a wind tunnel. The tests were performed at a Reynolds number of 100000, in a range of angles of attack from -2º to 20º, with a variation of Advance Ratio (AdvR), the ratio between disc edge speed and incoming flow speed, from 0 to 4 for synchronous rotation and fixed at 2 for the remaining cases. Additional flow visualization tests were performed for the synchronous rotation case at a specific range of angles and AdvR. Synchronous rotation indicated a better performance of the prototype at AdvR=2, given the lower values of drag and the small difference between lift values at different AdvR. This is due to a minimization of the separation bubble with turbulent structures of moderately small thicknesses. Asynchronous rotation with a static lower half suggests an increase in the generation of lift with the addition of rotating discs, since these values are larger than the fully static case, but smaller than the synchronous rotation one. Results for opposite rotations indicate a more significant influence of the bottom disc in the rolling moment, with the overall yaw moment approximately cancelling out.}
outubro 27, 2021, 15:0
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