Estudo comparativo de escoamentos aerodinâmicos turbulentos utilizando CFD

The development of the aeronautics industry has boosted numerical models over the last few years, both for fluid dynamics and for structural analysis. With this knowledge, the present research aims to study and perform numerical computational analysis for aerodynamic fluids to verify if it corresponds to the theoretical model described in the literature. In addition, this work addresses the numerical analysis using computational fluid dynamics (CFD) solved by the Reynolds averages equation for 2D airfoils. Two models of turbulence are used to compare numerical and experimental results, such as the Spalart Allmaras model and model. The work also addresses the process of creating the computational domain, as well as the process of creating the mesh, and boundary conditions. A more careful analysis of the phenomenon is made in the boundary layer region where the quality of the results and the physics involved are explained. At the end, the numerical and experimental results are compared, so that the numerical convergence for the support and drag is verified. The results were satisfactory to estimate the coefficient of support of the profile, so that the values approximated a lot of the experimental one with an error in the order of 10%, however, for model estimates the model did not converge to the expected values, presenting percentage errors in the order of tens. This is due to wall modeling conditions because the drag value is intrinsically connected to the shear stress value on the wall of the aerofoil.O desenvolvimento da indústria aeronáutica impulsionou modelos numéricos ao longo dos últimos anos, tanto para dinâmica dos fluidos quanto para análises estruturais. Com base nisso, a presente pesquisa visa estudar e realizar uma análise numérica de forma computacional para fluidos aerodinâmicos para verificar se corresponde com o modelo teórico descrito na literatura. Além disso, este trabalho aborda o processo de análise numérica utilizando dinâmica dos fluidos computacional (CFD) resolvida pela equação médias de Reynolds, para aerofólios 2D. São utilizados dois modelos de turbulência para a comparação dos resultados numéricos com o experimental, sendo eles o modelo e o modelo Spalart Allmaras. O trabalho também aborda o processo de criação do domínio computacional, tanto quanto o processo de criação da malha, e condições de contorno. É feita uma análise mais criteriosa do fenômeno na região de camada limite onde se explica a qualidade dos resultados e a física envolvida. Ao final, é feita a comparação dos resultados numéricos e experimentais, de modo que se verifica a convergência numérica para a sustentação e arrasto. Logo, o resultado foi satisfatório para estimar o coeficiente de sustentação do perfil, de forma que os valores se aproximaram muito do experimental com um erro na ordem de 10%, no entanto, para estimativas do arrasto o modelo não convergiu para os valores esperados, apresentando erros percentuais na ordem de dezenas. Isso é devido a condições de modelagem de parede, pois o valor de arrasto está intrinsecamente ligado ao valor da tensão cisalhante na parede do aerofólio