Estudo Experimental do Movimento Oscilatório Vertical de uma Placa Plana: variação da espessura e da geometria do bordo de fuga

A Natureza é uma grande fonte de inspiração para o desenvolvimento de sistemas de engenharia. A locomoção dos animais pelo batimento das suas asas é um processo aperfeiçoado ao longo de milhões de anos. O estudo dos perfis oscilantes torna-se essencial, de modo a perceber o movimento otimizado deste animais num ambiente aerodinâmico complexo e transiente. Assim, nesta dissertação procedeu-se à visualização dos fenómenos aerodinâmicos presentes na esteira e na superfície de três placas planas com diferentes espessuras e formas do bordo de fuga, sujeitas a um movimento de translação, para três números de Reynolds. Para além da influência das diferentes espessuras e geometrias do bordo de fuga, pretende-se analisar a influência do número de Reynolds, do número de Strouhal, da frequência reduzida, da amplitude adimensional e do ângulo de ataque efetivo máximo na produção de tração e na formação de vórtices do bordo de ataque (LEV). Os resultados obtidos apresentam uma boa concordância com trabalhos anteriores, uma vez que é no intervalo 0,1 = St = 0,2 que se verifica o maior número de casos de produção de tração e transporte do LEV até ao bordo de fuga. Existem ainda casos em que o LEV se mantém ligado à asa durante os movimentos ascendente e descendente, originando extração de energia. Observa-se a influência óbvia da espessura nos fenómenos aerodinâmicos visualizados. Pelo contrário, as diferentes formas do bordo de fuga não produzem resultados muito distintos. A deteção de deflexão dos perfis para frequências maiores ou iguais a 3 Hz gerou resultados bastante interessantes e pouco abordados na literatura, como a observação de uma dupla estrada de von Kármán.Nature is a great source of inspiration for the development of engineering systems. The locomotion of animals by the flapping of their wings is a process perfected over millions of years. The study of the oscillating airfoils becomes essential, in order to perceive the optimized movement of these animals in a complex and unsteady aerodynamic environment. Thus, in this dissertation the aerodynamic phenomena present in the wake and surface of three flat plates with different thicknesses and shapes of the trailing edge, subjected to a plunging movement, were visualized for three Reynolds numbers. Besides the influence of the different thicknesses and geometries of the trailing edge, it is intended to analyze the influence of the Reynolds number, the Strouhal number, the reduced frequency, the adimensional amplitude and the maximum effective angle of attack on the thrust production and the formation of leading edge vortices (LEV). The results obtained present a good agreement with previous works since it is in the 0.1 to 0.2 range Strouhal that the largest number of trust production and LEV convection occur. There are also cases in which the LEV remains attached to the wing during the ascending/descending movement, originating energy extraction. The obvious influence of thickness on the aerodynamic phenomena visualized is observed. On the contrary, the different shapes of the trailing edge do not produce distinct results. The detection of deflection of the airfoils for frequencies greater than or equal to 3 Hz was not mentioned in the previous works but generated very interesting results which are not addressed in the literature, like the observation of a double von Kármán vortex street