Estudo da amplificação das ondas de perturbação em bolhas de separação

Abstract

As bolhas de separação têm o potencial de amplificar perturbações externas, as quais podem variar em ordens de grandeza e resultar em fenômenos não-lineares e transição para turbulência. Este trabalho de conclusão de curso tem como objetivo identificar o ponto de transição do escoamento laminar para o turbulento e a formação de bolhas de separação sobre o aerofólio, além de estudar a evolução e o crescimento de perturbações externas à ela. Para isso, foram realizadas simulações permanentes e transientes (perturbadas e não perturbadas) pela metodologia RANS (Reynolds Average Navier Stokes) em conjunto com a utilização do modelo de turbulência k$\omega$-SST, por possuir melhorias nas regiões próximas à camada limite. A partir das simulações realizadas, identificou-se as regiões de ocorrência das bolhas de separação e da própria separação do escoamento, além da influência das perturbações sobre o escoamento. Esta, por sua vez, se mostrou maléfica para baixos ângulos de ataque, onde não há identificação de fenômenos não lineares, no entanto, com o aumento do ângulo de ataque - ângulo de referência entre o escoamento e o perfil aerodinâmico - notam-se melhorias nos coeficientes de força sobre o aerofólio, aumentando os valores do coeficiente de sustentação e diminuindo os valores do coeficiente de arrasto.

Separation bubbles have the potential to amplify external disturbances, as they can vary by several orders of magnitude and result in nonlinear phenomena and transition to turbulence. This final paper aims to identify the transition point and the formation of separation bubbles, in addition to studying the evolution and growth of external disturbances. For this, permanent and transient (perturbed and undisturbed) simulations were performed using RANS (Reynolds Average Navier Stokes) methodology together with the use of k$\omega$-SST turbulence model, as it had better results in regions close to the boundary layer. From the simulations carried out, the regions of occurrence of the separation bubbles and of the flow separation itself, in addition to the influence of disturbances on the flow, were identified. This, in turn, proved to be harmful for low attack angles, where there is no identification of non-linear phenomena, however, as the angle of attack increases - reference angle between the flow and the aerodynamic profile - it is noticed improvements in the force coefficients on the airfoil, increasing the lift coefficient values and decreasing the drag coefficient values.