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Tipo: Trabalho de Conclusão de Curso
Título: Otimização multiobjetivo de aerofólios não convencionais para aplicações em baixos números de Reynolds
Autor(es): Motta, Luciana Paixão
Primeiro Orientador: Bernardino, Heder Soares
Co-orientador: Hallak, Patrícia Habib
Membro da banca: Bastos, Flávia de Souza
Membro da banca: Lima, Nícolas
Resumo: Com o surgimento dos Micro Veículos Aéreos (MVAs) e o crescente interesse em veículos aéreos de exploração em Marte, a busca por perfis aerodinâmicos eficientes para essas aplicações intensificou-se. Essas aplicações operam em uma faixa de números de Reynolds (104 < Re < 105) significativamente inferior àquelas comumente encontradas em regimes convencionais de baixo Reynolds, como é o caso de drones comerciais. Este estudo destaca os desafios aerodinâmicos acentuados nessa faixa de baixos números de Reynolds, como a instabilidade de Kelvin-Helmholtz e a Bolha de Separação Laminar (BSL). O objetivo principal desta pesquisa é identificar formatos mais eficientes para aerofólios, otimizando-os por meio de um processo multiobjetivo, com o objetivo de maximizar o coeficiente de sustentação e minimizar o coeficiente de arrasto. Para atingir esse fim, dois modelos de aerofólios não convencionais foram otimizados utilizando o algoritmo Generalized Differential Evolution 3 (GDE3). A obtenção dos coeficientes aerodinâmicos, essenciais para a avaliação do desempenho do algoritmo evolutivo, foi realizada por meio de simulações utilizando Computational Fluid Dynamics (CFD). O método aplicado para a descrição do comportamento aerodinâmico das estruturas se mostrou consistente com os dados experimentais. Por fim, o algoritmo evolutivo resultou em perfis aerodinâmicos que apresentavam características interessantes para estas aplicações.
Abstract: With the emergence of Micro Air Vehicle (MAVs) and the growing interest in aerial vehicles for Mars exploration, the search for efficient aerodynamic profiles for these applications has intensified. These applications operate in a range of Reynolds numbers (104 < Re < 105) significantly lower than those commonly found in conventional low Reynolds regimes, such as commercial drones. This study highlights the pronounced aerodynamic challenges in this low Reynolds number range, such as Kelvin-Helmholtz instability and Laminar Separation Bubble (LSB). The main objective of this research is to identify more efficient shapes for airfoils by optimizing them through a multi-objective process to maximize the lift coefficient and minimize the drag coefficient. To achieve this goal, two unconventional airfoil models were optimized using Generalized Differential Evolution 3 (GDE3), a differential evolution algorithm. The obtention of aerodynamic coefficients, crucial for evaluating the performance of the evolutionary algorithm, was carried out through simulations using Computational Fluid Dynamics (CFD). The method applied to describe the aerodynamic behavior of the structures proved consistent with experimental data. Finally, the evolutionary algorithm resulted in aerodynamic profiles that exhibited interesting characteristics for these applications.
Palavras-chave: Baixo número de Reynolds
Aerodinâmica
CFD
Otimização multiobjetivo
Low Reynolds number
Aerodynamics
Multiobjective optimization
CNPq: CNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::CIENCIA DA COMPUTACAO::MATEMATICA DA COMPUTACAO::MODELOS ANALITICOS E DE SIMULACAO
Idioma: por
País: Brasil
Editor: Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF)
Sigla da Instituição: UFJF
Departamento: Faculdade de Engenharia
Tipo de Acesso: Acesso Aberto
Attribution 3.0 Brazil
Licenças Creative Commons: http://creativecommons.org/licenses/by/3.0/br/
URI: https://repositorio.ufjf.br/jspui/handle/ufjf/19127
Data do documento: 12-Dez-2023
Aparece nas coleções:Engenharia Computacional - TCC Graduação



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