Ondas de choque
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Pesquisadores
Edson Basso, Maria Luísa Reis, João Luiz AzevedoNo Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), uma das unidades do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial, o DCTA, em São José dos Campos, pesquisadores estudam um fenômeno que causava muitos acidentes aéreos antes da segunda guerra mundial: as ondas de choque.
Os estudos relacionados às ondas de choque são computacionais. O trabalho dos pesquisadores na Divisão de Aerodinâmica (ALA) é tentar reproduzir, no computador, o fenômeno como vemos na natureza. Isso é possível através do processo de modelagem do escoamento, ou seja, da reprodução das forças que agem sobre a estrutura das aeronaves. Eles fazem a modelagem e o computador dá uma resposta para as equações, que têm relação com o fenômeno real que observamos.
Pesquisa desenvolvida no IAE investiga as ondas de choque
Fenômeno aparece em objetos que voam a uma velocidade maior que a do som
No Instituto de Aeronáutica e Espaço, em São José dos Campos, pesquisadores do CEPID - CeMEAI investigam o fenômeno das ondas de choque, que pode danificar a estrutura de aeronaves. Entenda: https://goo.gl/kt2C5Y
Publicado por CEPID - CeMEAI em Terça, 11 de abril de 2017
No Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), uma das unidades do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial, o DCTA, em São José dos Campos, pesquisadores estudam um fenômeno que causava muitos acidentes aéreos antes da segunda guerra mundial: as ondas de choque.
“Uma onda de choque é um fenômeno que ocorre sempre que um objeto voa acima da velocidade do som”, explica Edson Basso, pesquisador do IAE.
O pesquisador conta que, até os anos 40, o as ondas de choque ainda não eram conhecidas. “O marco do início desses estudos é a segunda guerra mundial. Vários aviões se envolveram em desastres aéreos porque o fenômeno era desconhecido”, pontua.
Os estudos relacionados às ondas de choque são computacionais. “Meu trabalho aqui na Divisão de Aerodinâmica (ALA) é tentar reproduzir, no computador, o fenômeno como vemos na natureza. Isso é possível através do processo de modelagem do escoamento, ou seja, da reprodução das forças que agem sobre a estrutura das aeronaves. Nós fazemos a modelagem e o computador dá uma resposta para as equações, que têm relação com o fenômeno real que observamos”, conta Basso.
Maria Luísa Reis, que também é pesquisadora do Instituto, explica a importância dos estudos na área. “Durante os ensaios, pode ocorrer o surgimento das ondas de choque, e essas ondas podem provocar distúrbios no voo real do veículo e também pode danificar sua estrutura”, esclarece. Ou seja: os estudos possibilitam que as ondas de choque que apareçam na simulação computacional e nos experimentos em túneis de vento sejam evitadas nas aeronaves reais.
Atualmente, com o fenômeno já estudado, Basso salienta que as pesquisas desenvolvidas no IAE se concentram no efeito das ondas de choque em foguetes. “Hoje em dia, as ondas de choque não causam mais acidentes em aviões, mas a pesquisa é muito importante ainda na parte de foguetes. Não é exatamente o aparecimento da onda que interessa, mas o comportamento dela na estrutura. A onda passeia, vai para frente e para trás, e isso pode induzir vibrações capazes de ocasionar a queda dos foguetes. Por isso, a pesquisa é importante”, finaliza.
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 estruturado para promover o uso de ciências matemáticas como um recurso industrial em quatro áreas básicas: Otimização Aplicada e Pesquisa Operacional, Mecânica de Fluidos Computacional, Modelagem de Risco, Inteligência Computacional e Engenharia de Software.
Além do ICMC-USP, CCET-UFSCar, IMECC-UNICAMP, IBILCE-UNESP, FCT-UNESP, IAE e IME-USP compõem o CeMEAI como instituições associadas.
Leonardo Zacarin - Comunicação CeMEAI
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Assessoria de Comunicação do CeMEAI: (16) 3373-6609
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Túneis de vento
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Pesquisadores
Maria Luisa Reis, João Luiz AzevedoQuando um veículo está em movimento, seja ele um carro, um navio, um avião ou até um VANT, ele é submetido à ação do vento. Prédios, casas ou qualquer outra construção também recebem essa força e precisam ser capazes de suportá-la para que não haja danos na estrutura.
Imagine que um modelo de avião terá uma pequena mudança em sua aerodinâmica, mas a melhor configuração dessa mudança ainda não é conhecida. É necessário realizar alguns testes, mas é inviável construir um avião diferente para cada uma das tentativas – além de muito caro, é extremamente perigoso. Então, como é possível testar as mudanças – ou até novos modelos – sem colocar a aeronave no ar?
No Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos, pesquisadores do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) contam com três túneis de vento, equipamentos que servem exatamente para simular o deslocamento do ar, chamado de escoamento, em estruturas.
Pesquisadores do DCTA estudam superfícies hipersustentadoras de aeronaves
Estudos de flaps e slats são desenvolvidos no Instituto de Aeronáutica e Espaço
As superfícies hipersustentadoras são dispositivos especiais ativados na hora do pouso e da decolagem dos aviões. Em São José dos Campos, pesquisadores do DCTA - Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial e do CEPID - CeMEAI estudam essas superfícies, que ajudam a estabilizar as aeronaves. Entenda: http://goo.gl/pvsvKc
Publicado por CEPID - CeMEAI em Quinta, 10 de março de 2016
A aerodinâmica dos aviões é especialmente adaptada para que a aeronave não seja prejudicada pela resistência do ar e pelas outras forças que influenciam no voo. Na decolagem e no pouso – momentos de baixa velocidade do avião – mecanismos especiais são ativados para ajudar a estabilizar a aeronave: as superfícies hipersustentadoras.
“As superfícies hipersustentadoras são colocadas nas asas do avião de modo a aumentar a sustentação que as asas dão. Elas são utilizadas principalmente em pousos e decolagens e existem basicamente dois tipos: os flaps e os slats”, comenta Ricardo Galdino, pesquisador do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), sediado no Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA) em São José dos Campos.
Galdino trabalha na Divisão de Aerodinâmica (ALA) do IAE ao lado de João Luiz Azevedo, pesquisador do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI). Azevedo explica como os flaps e os slats funcionam: “Alguns dispositivos de sustentação são estendidos para a frente da asa – os slats – e alguns são estendidos para a parte de trás da asa – os flaps. Estendendo as superfícies hipersustentadoras, é possível aumentar a área e o arqueamento da asa. Assim, você aumenta o coeficiente de sustentação da asa”, esclarece.
O estudo desenvolvido no IAE é computacional. Os pesquisadores analisam quais mudanças podem ser feitas nos flaps e nos slats e simulam, no computador, o comportamento dos aviões com essas alterações nas asas. “A pesquisa é importante porque prevê quanto o escoamento – as consequências das forças que agem sobre a aeronave – vai prejudicar o voo. Se a simulação indicar que o escoamento vai separar uma parcela substantiva da asa da aeronave, é possível que hajam consequências muito sérias sobre a capacidade de voar naquelas condições. Se você tentar operar a aeronave naquelas condições, ela vai cair”, conta Azevedo.
A pesquisa analisa as superfícies hipersustentadoras porque, quando mais eficientes elas forem, mais o avião é beneficiado. "Quando você vem para pouso, você vem numa velocidade menor e tende a economizar freio e comprimento de pista, ou seja, você precisa de um comprimento menor para parar o avião. Na decolagem, você precisaria de um ângulo de ataque menor para decolar o avião”, finaliza Galdino.
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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).
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Superfícies Hipersustentadoras
Pesquisadores
João Luiz AzevedoAs superfícies hipersustentadoras são colocadas nas asas do avião de modo a aumentar a sustentação que as asas dão. Elas são utilizadas principalmente em pousos e decolagens e existem basicamente dois tipos: os flaps e os slats.
Os pesquisadores analisam quais mudanças podem ser feitas nos flaps e nos slats e simulam, no computador, o comportamento dos aviões com essas alterações nas asas.
A pesquisa analisa as superfícies hipersustentadoras porque, quando mais eficientes elas forem, mais o avião é beneficiado.
Ruídos de Jatos
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Pesquisadores
João Luiz Filgueiras de Azevedo, Sami Yamouni, Carlos Alberto Junqueira Branco Junior.The present project is concerned with the development of a numerical methodology for the analysis of turbulent flows due to the interaction of rocket-engine exhaust plume gases with the ambient air. The major motivation for the work is the design of large satellite launch vehicles, which is one of the primary responsibilities of Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE). In general, the existing best-practice guides for launch vehicle design indicate that acoustic loadings should be treated as critical loads both at take-off conditions and in the transonic regime. Therefore, the long term objective of this development is to create the capability of predicting such design loads for the vehicles under development at IAE.
Pesquisa do DCTA busca reduzir ruídos de aeronaves e de veículos lançadores
Estudo é orientado por pesquisadores do CeMEAI
Uma pesquisa desenvolvida no Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial, em São José dos Campos, busca diminuir o ruído gerado nas turbinas dos aviões. O estudo conta com a participação de pesquisadores do CEPID - CeMEAI. Saiba mais: http://goo.gl/uowDR5
Publicado por CEPID - CeMEAI em Quarta, 13 de janeiro de 2016
Pesquisadores do Departamento de Ciência e Tecnologia Aeroespacial (DCTA), em São José dos Campos, estudam o ruído gerado pelas turbinas de aviões e de motores foguete para tentar diminuí-lo. A pesquisa é coordenada por João Luiz Azevedo, chefe da Divisão de Aerodinâmica (ALA) do Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE), e por William Wolf, professor da Faculdade de Engenharia Mecânica (FEM) da Unicamp. Os dois são pesquisadores do Centro de Ciências Matemáticas Aplicadas à Indústria (CeMEAI).
Os pesquisadores envolvidos no trabalho são estudantes do Instituto Tecnológico de Aeronáutica (ITA). Sami Yamouni é pós-doutorando e Carlos Junqueira Júnior é estudante de doutorado. “Existem vários aeroportos no meio de cidades. O pessoal que mora na região se incomoda com o barulho, e esses aeroportos começaram a colocar algumas restrições de emissão de ruídos. As indústrias que produzem aviões tiveram que prestar mais atenção nisso e nosso trabalho se enquadra nessa área”, conta Júnior. O ruído originado nas turbinas e nos motores foguete é consequência do escoamento do jato que emana destes dispositivos. “A dinâmica do escoamento do fluido cria fontes acústicas como resultado de flutuações de pressão nesse escoamento”, explica.
A partir desse ruído que se origina nas turbinas ou nas tubeiras de motores foguete, dois campos de estudo se completam para analisar a propagação do ruído: a aerodinâmica, que estuda a fonte – no caso, as flutuações de pressão no escoamento nas turbinas e no jato dos motores foguete – e a aeroacústica, que busca prever o comportamento do som a distâncias grandes – como, por exemplo, a de um aeroporto até as casas próximas. “A aerodinâmica é uma disciplina muito antiga. A aeroacústica surgiu na década de 50 e, sem a aerodinâmica, a aeroacústica não existe”, analisa Yamouni.
A ferramenta computacional desenvolvida pelos pesquisadores ainda está sendo aprimorada. Ela é capaz de simular o comportamento do ruído nas turbinas de aeronaves simples, que já foram testadas em outros estudos. A ideia agora é torná-la capaz de simular veículos mais complexos. “Vamos implementar novos conceitos na pesquisa para tentar entender melhor a dinâmica e a física do jato e o ruído gerado por ele”, observa Yamouni. “Vamos entregar uma ferramenta que foi comparada com a literatura. Ela consegue fazer computação paralela, ou seja, conseguimos usar com eficiência todo recurso computacional disponível no cluster do CeMEAI. Ela poderá ser usada para estudar outras configurações de jatos e validar estudos”, assegura Júnior.
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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