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Abstract:
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Recentes e significativos avanços nos recursos computacionais e na capacidade de
processamento permitiram o uso de técnicas sofisticadas, como a dinâmica dos fluidos computacional (CFD), ainda nas fases iniciais de projeto; porém, na prática da
engenharia, o emprego dessas técnicas costuma se limitar a modelos paramétricos
baseados em métodos empíricos. Além disso, o alto custo das ferramentas, a complexidade de modelagem e as diversas iterações necessárias podem tornar o uso do
CFD, por vezes, inviável. Visando acelerar o processo inicial de modelagem e testes,
bem como reduzir seu custo, apresenta-se neste trabalho uma metodologia automatizada de simulação que integra a modelagem 3D da asa de uma aeronave parametrizada a um fluxo de CFD voltado à determinação do arrasto do corpo. A geometria
da asa é descrita por funções matemáticas que caracterizam suas curvas, e o modelo de simulação é construído utilizando a biblioteca de código aberto OpenFOAM.
A discretização do domínio e os parâmetros de entrada da simulação e da geração
de malha são ajustados iterativamente até que os critérios de qualidade e o valor de y+ estejam dentro dos limites estabelecidos. Na automação, utiliza-se o solver simpleFoam acoplado ao modelo de turbulência k-ω SST, de modo que, por meio de um
código em Python, automatiza-se todo o processo de geração de malha, execução
da simulação e extração dos principais resultados. O código recebe sete parâmetros
de entrada: seis relacionados à definição geométrica da asa e um correspondente à
velocidade do escoamento. Os resultados obtidos a partir de diferentes parâmetros
de geometria e escoamento foram comparados com valores empíricos para efeito de
validação. Como exemplo de aplicação, é apresentado um estudo paramétrico cuja
análise de qualidade de malha foi conduzida manualmente, não sendo identificados problemas significativos na abordagem automatizada. |
