Desenvolvimento de um modelo semi-empírico para estimativa de excitação turbulenta em aeronaves com auxílio de dinâmica dos fluídos computacional

Abstract

A modelagem da excitação turbulenta sobre corpos imersos em um fluido é alvo de inúmeros trabalhos na indústria naval e aeroespacial. Ao longo dos anos, alguns modelos de flutuação de pressão foram estabelecidos a partir de ensaios e estudos analíticos. Nenhum destes modelos consegue descrever o comportamento do campo de pressão para todas as situações de interesse. Neste documento são apresentados alguns dos modelos de excitação aplicáveis à predição de ruído interno em aeronaves, bem como seus resultados comparando diferentes perfis de vôo, os quais incluem variações de velocidade, altitude e posicionamento. Além disso, os resultados destes modelos foram reavaliados a partir de informações retiradas de simulações numéricas através de mecânica dos fluidos computacional. Para aeronaves de pequeno porte, observa-se que o comportamento previsto pelos modelos semi-empíricos não representa fielmente o escoamento. Um procedimento de medição em vôo é descrito com o objetivo de capturar o espectro da flutuação de pressão e os demais parâmetros que caracterizam o fluxo. Técnicas de processamento dos dados são descritas ao longo deste trabalho. Adicionalmente, avaliações experimentais da excitação turbulenta foram realizadas através de medições de vibração na fuselagem em uma aeronave para alguns regimes de escoamento. Estes resultados são utilizados na identificação de um modelo de excitação turbulenta mais apropriado. Por fim, como forma de validação da excitação turbulenta, os níveis de vibração medidos em vôo são comparados com os níveis calculados a partir dos modelos turbulentos ajustados.