IMPLEMENTAÇÃO E VALIDAÇÃO DO MÉTODO DE LINHA SUSTENTADORA NÃO LINEAR PARA ANÁLISE AERODINÂMICAS E DE ESTABILIDADE
A célebre teoria da linha sustentadora de Prandtl, elaborada em 1908, foi o primeiro modelo matemático a conseguir descrever com sucesso o resultado do escoamento ao longo da envergadura de uma asa. Desde então, algumas modificações implementadas por Weissinger, Multhopp, Philips, e Anderson foram apresentadas. Comparada com outros métodos potenciais, como o método Vortex Lattice e o método dos painéis, a linha sustentadora tem a vantagem do menor custo computacional e da maior facilidade de implementação, tornando-a adequada para códigos de otimização aerodinâmica. Além disso, o método de Anderson tem a vantagem de permitir incorporar dados bidimensionais viscosos tanto de fontes numéricas como de fontes experimentais. Esse trabalho detalha a implementação e modificações numéricas a serem feitas no algorítmo de Anderson (2010) para simular o escoamento sobre uma asa finita submetida a ângulos de ataque próximos ao estol. Uma grande preocupação desse trabalho é mostrar, com suficiente nível de detalhe, os efeitos de condições de contorno e estratégias numéricas adotadas, sobre os resultados e a acuracidade. Várias técnicas de derivação numérica, interpolação e esquemas de discretização são testados para alcançar os valores de circulação na região de ponta da asa dentro do processo iterativo. Os resultados foram comparados com códigos de fonte aberta baseados em métodos potenciais e com dados experimentais, mostrando boa concordância.
IMPLEMENTAÇÃO E VALIDAÇÃO DO MÉTODO DE LINHA SUSTENTADORA NÃO LINEAR PARA ANÁLISE AERODINÂMICAS E DE ESTABILIDADE
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DOI: 10.22533/at.ed.8492118081
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Palavras-chave: Aerodinâmica, Linha Sutentadora Não-Linear, Métodos Numéricos
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Keywords: Aerodynamics, Nonlinear Lifting Line, Numerical Methods
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Abstract:
The well-known Prandtl's Lifting Line Theory, elaborated in 1918, was the first well-succeeded mathematical model capable of describing the flow along the span of a wing. Since then, some modifications implemented by Weissinger, Multhopp, Philips, and Anderson were presented. Compared with other potential flow-based methods, such as the Vortex Lattice and Panel Method, the Lifting Line has the advantage of the lowest computational cost and the most straightforward implementation, making it suitable for fast aerodynamic optimization codes. Furthermore, Anderson's method has the convenience of incorporating both numerical and experimental, bi-dimensional viscous data. This paper will describe the implementation and numerical modifications made in the algorithm proposed by Anderson (2010) to simulate the flow over a finite wing under angles of attack near the stall. A big concern of this work is to show, with enough detail, the effects of the boundary conditions and numerical strategies adopted over the results and accuracy. Various numerical differentiation, interpolation, and discretization schemes were tested to achieve values of circulation at the wing tip inside the iterative process. The results were compared with potential flow open source codes and experimental data, showing good agreement.
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Número de páginas: 14
- Pedro Paulo de Carvalho Brito
- André Rezende Dessimoni Carvalho
