Investigação numérica e experimental de fenômenos não estacionários em escoamentos separados utilizando a Técnica de Tinta Sensível à Pressão (PSP)
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Pesquisadores
Ana Cristina AvelarEste projeto visa a utilização da técnica de Tinta Sensível à Pressão (PSP) em regime não estacionário para o estudo de escoamentos separados a números de Mach moderados, entre 0.3 e 0.4, na superfície de aerofólios e corpos rombudos. O problema em questão é de grande importância, pois muitas vezes a separação do escoamento nestes corpos pode resultar em um efeito conhecido como Buffet, e ter impacto na resposta aeroelástica. Este estudo está sendo realizado no Túnel Transônico Piloto (TTP) localizado na Divisão de Aerodinâmica do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), que opera em condições estáveis para número de Mach de 0,2 a 1,3, e no qual a técnica de PSP para regime estacionário já encontra-se implementada e produzindo resultados satisfatórios. A investigação proposta seria uma primeira aplicação no Brasil da técnica PSP para estudos em regime não estacionário. Pretende-se comparar resultados experimentais com os correspondentes obtidos de simulações numéricas de escoamentos sobre corpos aerodinâmicos e rombudos, empregando o método numérico de simulações em grandes escalas (LES). Alguns resultados para comparação encontram-se disponíveis na literatura e outros serão gerados durante a execução do projeto em colaboração com pesquisadores do ITA e Unicamp. Métodos de identificação utilizando dados que serão obtidos de medidas de séries temporais serão utilizados.
Publicações
L M Silva, A C Avelar, João Batista P Falcão Filho and C P F Francisco. Experimental investigation of shock wave patterns over a NACA 0012 profile. In Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering - COBEM2015. 2015.
P G M Romero, A C Avelar, João Batista P Falcão Filho and E Basso. Experimental investigation of the transonic flow past a sounding rocket. In Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering - COBEM2015. 2015.
Franciano Scremin Puhales, Giuliano Demarco, Luis Gustavo Nogueira Martins, Otávio Costa Acevedo, Gervásio Annes Degrazia, Guilherme Sausen Welter, Felipe Denardin Costa, Gilberto Fernando Fisch and Ana Cristina Avelar. Estimates of turbulent kinetic energy dissipation rate for a stratified flow in a wind tunnel. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications 431:175 - 187, 2015.
URL, DOILuciana Bassi Marinho Pires, Gilberto Fisch, Ralf Gielow, Leandro F Souza, Ana Cristina Avelar, Igor Braga De Paula and Roberto Da Mota Girardi. A Study of the Internal Boundary Layer Generated at the Alcantara Space Center. American Journal of Environmental Engineering 5(1A):52-64, 2015.
DOIS A Oliveira Neto, L M Silva, A C Avelar and João Batista P Falcão Filho. Experimental And Numerical Analysis Of The Test Section Slots In Wind Tunnels. In Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering - COBEM2015. 2015.
H F Leite, A C Avelar, João Batista P Falcão Filho and R G A Silva. Flow patterns on a NACA 0012 for high angle of attack. In Proceedings of the 23rd ABCM International Congress of Mechanical Engineering - COBEM2015. 2015.
A F Faria, A C Avelar, G FISCH and Brasileiro F.. Wind tunnel investigation of the wind patterns in space launching base in a complex terrain. In Proceedings of the 14th International Conference on Wind Engineering. 2015.
Giuliano Demarco, Franciano Puhales, Otávio Costa Acevedo, Felipe Denardin Costa, Ana Cristina Avelar and Gilberto Fisch. Dependence of Turbulence-Related Quantities on the Mechanical Forcing for Wind Tunnel Stratified Flow. American Journal of Environmental Engineering 5(1A):15-26, 2015.
DOIA C Avelar, João Batista P Falcão Filho, J G Medeiros and P G M Romero. Experimental analysis of the flow field on a hammerhead fairing satellite launch vehicle in transonic regime using pressure sensitive paint. In Proceedings of the 10th Pacific Symposium on Flow Visualization and Image Processing. 2015.
Daniel Schuch, Edson R Marciotto, Otávio Acevedo, Gilberto Fisch and Ana Cristina Avelar. Estudo do escoamento turbulento atmosférico utilizando ensaios em túnel de vento e simulação numérica. Revista Brasileira de Meteorologia 29:338 - 350, Setembro 2014.
URL, DOIR S Costa, A C Avelar and Falcao J B P Filho. Evaluation of the Effects of Illumination, Temperature and Painting Finish in PSP Technique. Engenharia Térmica (Thermal Engineering) 12(2):16-22, Dezembro 2013.
URLG Demarco, F D Costa, D A Schuch, A F Faria, A C Avelar, G Fisch and O C ACEVEDO. Análise da influência da estratificação sobre perfis de vento e temperatura em experimentos de túnel de vento. Ciência e Natura esp:172-174, 2013.
URLA C Avelar, Fabrício L C Brasileiro, A G Marto, E R Marciotto, G Fisch and Faria. Wind tunnel simulation of the atmospheric boundary layer for studying the wind pattern at Centro de Lançamento de Alcântara. Journal of Aerospace Technology and Management 4:463-473, 2012.
URL, DOI
Pesquisadores do CeMEAI utilizam tinta especial em simulações de aeronaves
Ensaios são realizados no Instituto de Aeronáutica e Espaço, em São José dos Campos
Pesquisadores do CEPID - CeMEAI e do Instituto de Aeronáutica e Espaço utilizam uma tinta especial para simular a ação do vento em diferentes veículos. Entenda: http://goo.gl/L1nYC4
Publicado por CEPID - CeMEAI em Segunda, 23 de novembro de 2015
O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), sediado no Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) em São José dos Campos (SP), conta com três túneis de vento para diferentes simulações. Situados na Divisão de Aerodinâmica (ALA), cada um dos túneis é capaz de realizar diferentes ensaios em modelos de objetos que são expostos a diferentes intensidades de vento.
Uma das instalações é o Túnel Transônico Piloto (TTP), que simula a ação do vento em veículos que chegam a ultrapassar a velocidade do som. “Ele simula veículos a velocidades entre 80% da velocidade do som e 20% acima dela. As aeronaves comerciais, em voo de cruzeiro, viajam exatamente nesse regime – cerca de 890 km/h”, explica Marcos Souza, pesquisador do IAE.
Os modelos utilizados nos ensaios feitos no TTP são pintados com uma tinta especial, conhecida como PSP, sigla em inglês de Tinta Sensível à Pressão. A PSP tem moléculas conhecidas como luminóforos, que, em contato com o oxigênio e excitadas em uma frequência adequada, mudam de cor. Com uma câmera, os pesquisadores gravam a simulação, e o resultado dela no computador permite que seja feita uma análise mais completa da ação do vento no modelo.
“A PSP me dá uma medida global. Eu consigo uma resolução espacial e, se eu tiver conhecimento da física do problema, é possível entender rapidamente o que está acontecendo”, conta Ana Cristina Avelar, pesquisadora do IAE e do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).
Utilizar a tinta especial nas simulações possibilita que o ensaio seja feito de forma não intrusiva, ou seja, sem interferências externas. Além disso, a pressão pode ser medida em todas as partes do modelo. “Com a PSP, basta pintar o modelo. Se eu tenho acesso óptico, eu posso medir a pressão. Então, a identificação dos fenômenos físicos é muito mais fácil com a PSP”, completa Ana Cristina.
Os pesquisadores do IAE estão abertos a convênios com outras instituições e empresas que se interessem em usar os túneis de vento para simulações. “Nosso objetivo aqui é fazer parcerias com empresas, instituições educacionais, universidades. A gente procura diversificar bastante as nossas parcerias e é muito importante que a gente aprenda com elas”, ressalta Souza.
Sobre o CeMEAI
O Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI), com sede no Instituto de Ciências Matemáticas e de Computação (ICMC) da USP, em São Carlos, é um dos Centros de Pesquisa, Inovação e Difusão (CEPIDs) financiados pela FAPESP. O CeMEAI é especialmente adaptado e estruturado para promover o uso de ciências matemáticas (em particular matemática aplicada, estatística e ciência da computação) como um recurso industrial.
As atividades do Centro são realizadas dentro de um ambiente interdisciplinar, enfatizando-se a transferência de tecnologia e a educação e difusão do conhecimento para as aplicações industriais e governamentais. As atividades são desenvolvidas nas áreas de Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC, o CEPID-CeMEAI conta com outras seis instituições associadas: o Centro de Ciências Exatas e Tecnologia da Universidade Federal de São Carlos (CCET-UFSCar); o Instituto de Matemática Estatística e Computação Científica da Universidade Estadual de Campinas (IMECC-UNICAMP); o Instituto de Biociências Letras e Ciências Exatas da Universidade Estadual Paulista (IBILCE-UNESP); a Faculdade de Ciências e Tecnologia da Universidade Estadual Paulista (FCT-UNESP); o Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE); e o Instituto de Matemática e Estatística da Universidade de São Paulo (IME-USP).
Leonardo Zacarin - Assessoria CEPID-CeMEAI
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