Master's Dissertation
DOI
https://doi.org/10.11606/D.3.2004.tde-19032024-085145
Document
Author
Full name
Adson Agrico de Paula
Institute/School/College
Knowledge Area
Date of Defense
Published
São Paulo, 2004
Supervisor
Committee
Meneghini, Julio Romano (President)
Santos, Luis Carlos de Castro
Volpe, Ernani Vitillo
Title in Portuguese
Estudo do efeito de suporte de modelo de túnel de vento tipo sting.
Keywords in Portuguese
Aeronaves (Projeto e Construção)
Dinâmica dos fluidos computacional
Túneis de vento (Simulação numérica)
Abstract in Portuguese
No presente trabalho foi desenvolvido uma metodologia de simulação numérica para calcular o efeito da interferência aerodinâmica do suporte de túnel de vento, tipo Sting, em um modelo que representa o jato regional X-RJ. O programa de CFD CFD++ foi utilizado para realizar simulações não-viscosas (Euler), a partir de malhas computacionais construídas para configurações da aeronave completa nas condições de cruzeiro, sendo que a aeronave foi simulada com e sem o sting. As simulações foram feitas em condições próximas às de ensaios de interferência aerodinâmica do sting realizados em túnel de vento. Esses ensaios complementaram os testes de desenvolvimento do X-RJ e possibilitaram a validação da metodologia. No trabalho foi descrito com detalhes a metodologia de simulação, incluindo a abordagem do problema físico, o método numérico empregado e o processo de geração de malhas. A hipótese considerada é que os efeitos de interferência ocorrem na fuselagem e na empenagem horizontal. Na fuselagem ocorrem mudanças nas linhas de corrente superficiais da região próxima à conexão com sting. Para empenagem o efeito vem da mudança dos seus ângulos locais devido à distorção do escoamento causada próxima ao sting. O resultado da interferência, caracterizado em túnel de vento, é o aumento de sustentação (CL) e diminuição no momento de arfagem (CM mais picador) para ambos os componentes da aeronave. As simulações identificaram de forma coerente todos os efeitos físicos através de análise da mudança de distribuições de pressão e direções dos vetores velocidade do escoamento devido à presença do sting. Os valores das correções de interferência para sustentação e momento de arfagem obtidos das simulações foram subestimados. No entanto, para correções de momento de arfagem, que às vezes são mais relevantes, os resultados mostram valores com discrepâncias que correspondem a 0.2° de incidência de empenagem. ) Isso, do ponto de vista do projeto aerodinâmico, pode estar dentro da incerteza do processo do projeto. Outro aspecto deste trabalho é relevar a importância da ferramenta computacional (CFD) no projeto de aeronaves, visto que ensaios específicos para se obterem resultados de interferência aerodinâmica são custosos e demandam tempo. Assim, CFD surge como uma ferramenta útil para a avaliação deste efeito reduzindo os custos de projeto.
Title in English
Untitled in english
Keywords in English
Aircraft (Design and Construction)
Computational fluid dynamics
Wind tunnels (Numerical simulation)
Abstract in English
In the present work, a numerical simulation methodology has been developed to calculate aerodynamic interference effect of the wind tunnel support, sting type, in the model that represent the X-RJ regional jet. The CFD code CFD++ has been employed to carry out in viscid simulations, beginning with computation grids created for complete configurations of the aircraft at cruise condition with and without sting. The simulations have been carried out in conditions close to aerodynamic interference tests realized in wind tunnel. These experiments completed X-RJ development tests, and permitted the validation of the methodology. In the work, details regarding the simulation methodology, including the approach of the physical problem, numerical method, and the process of grid generation have been shown. The hypothesis considered here interference effect only on the fuselage and horizontal tail. In the fuselage the superficial stream lines change close to sting connection. For horizontal tail the effect comes from change of the local angles due to deformation flow caused by the sting. The interference result, characterized in the wind tunnel, is an increase in lift (CL) and decrease in pitch moment (CM) for both aircraft components. The simulations identify all physical phenomena involved through the evaluation of changes on the pressure distribution and velocity vector direction due to presence of the sting. The values of interference corrections obtained from simulation have been underestimated. Otherwise, for pitch moment corrections, which are sometimes more relevant, the results shown values with discrepancies that correspond to 0.2° of horizontal tail incidence. This imprecision, for the aerodynamic point of view, is included on the imprecision of the design procedure. ) Other aspect of this work is to emphasize the use of the computation tools (CFD) on the aircraft design, since specific tests to obtain aerodynamic interference results are expensive and time consuming. CFD appear like a useful tool for the analysis of this effect, with a considerably lower cost.
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Publishing Date
2024-03-19