Estudo das técnicas de sucção e injeção de massa na superfície visando o controle da camada limite para reduzir o arrasto

Abstract

Em 2004 a National Aeronautics and Space Administration (NASA) promoveu um workshop com a proposta de estudar o controle de escoamentos com transição para a turbulência através das técnicas de sucção e injeção de massa na parede de uma geometria pré-estabelecida. A compreensão, o prenúncio e o controle da separação da camada limite são desafios para os pesquisadores da área de Mecânica dos Fluidos e quando são encontrados resultados positivos tem-se o benefício da otimização de projetos, por exemplo, de aeronaves. Visto que a separação da camada limite causa um aumento significativo no arrasto, então, é interessante no ponto de vista aerodinâmico evitar a separação. No presente trabalho espera-se alcançar a redução do arrasto ao aplicar as técnicas de sucção e injeção de massa na parede e então apontar a mais eficaz neste quesito. Portanto, com a geometria do tipo Glauert-Goldschmied, foram simuladas em quasi-3D as técnicas de sucção de massa e fluxo oscilatório (injeção/sucção) – usando o método de elementos finitos com o código comercial desenvolvido pela Altair Engineering®, visando replicar o experimento e obter o controle da camada limite. Por conseguinte verificou-se que é possível reduzir o arrasto devido à melhoria no campo de pressão e os resultados das simulações se mostraram coerentes com outros autores e com os experimentais.

In 2004 the National Aeronautics and Space Administration (NASA) hosted a workshop aiming at studying the control of transitional flows applying fluid suction and injection – flow control techniques – on a predefined geometry. Understanding, foreshadowing and controlling boundary layer separation plays an important role for Fluid Mechanics researchers, and when positive results are found, there is the benefit of optimizing projects, e.g. aircraft design. Since boundary layer separation causes increase in drag, it is interesting to avoid it from an aerodynamic point of view. This bachelor thesis aims at reducing the drag via suction and injection techniques and then at pointing out the most effective one. Therefore, the application of these techniques were simulated in quasi-3D over Glauert-Goldschmied geometry using a finite element solver developed by Altair Engineering®, aiming to reproduce the experiments and to control the boundary layer. As a result, it was found that it is possible to reduce drag due to the improvement on pressure field and the results were consistent with other authors and with the experimental ones.