Publicação: Determinação das configurações ótimas de winglets em aeronaves usando técnicas de meta-modelagem e otimização multi-objetivo
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CNPQ::ENGENHARIAS
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Cavalini Junior, Aldemir Aparecido
Resumo
Em se tratando de componentes aeronáuticos, a geometria da asa apresenta grande influência
sobre os coeficientes de sustentação e arrasto. Buscando reduzir uma parcela da força
de arrasto, a utilização de superfícies de ponta de asa, tais como winglets, tem se mostrado uma
boa solução. Todavia, para a obtenção da configuração ótima de winglet considerando seus
parâmetros geométricos, uma vasta gama de experimentos é requerida. Visando alternativas aos
tradicionais procedimentos experimentais, visto o custo embarcado, diversas técnicas computacionais
vêm sendo empregadas. Neste cenário, a presente contribuição tem por objetivo a
determinação de meta-modelos representativos para o sistema. Posteriormente, por meio de
técnicas de otimização multi-objetivo busca-se determinar uma melhor configuração visando a
relação arrasto/sustentação, empregando para a obtenção dos meta-modelos o Método Kriging.
Os resultados obtidos demonstram a eficácia da metodologia proposta como alternativa para o
tratamento destes problemas ao reduzir o tempo dedicado a realização de experimentos, obtendo
concomitantemente melhores combinações entre as variáveis de projeto e que atendiam
os dois objetivos propostos. Além disso percebe-se através dos resultados, o agrupamento das
condições ótimas em torno de 3 combinações distintas.
Abstract
In the case of aeronautical components, the wing geometry presents great influence on
the drag and lift coefficients. Seeking to reduce a portion of the drag force, the use of wing tip
surfaces, such as winglets, has proved to be a good solution. However, to obtain the optimal
winglet configuration considering its geometric parameters, a wide range of experiments is required.
Aiming at alternatives to traditional experimental procedures, given the embedded cost,
several computational techniques have been employed. In this scenario, the objective of this
contribution is the determination of representative meta-models for the system. Subsequently,
by means of multi-objective optimization techniques, it is sought to determine a better configuration
based on the drag / lift relationship, using the Kriging Method to obtain the meta-models.
The results obtained demonstrate the effectiveness of the methodology proposed as an alternative
for the treatment of these problems by reducing the time spent conducting experiments,
obtaining concomitantly better combinations between the project variables and meeting
the two proposed objectives. In addition, we can see from the results, the optimization of optimal
conditions around 3 different combinations.
Palavras-chave
Forças de sustentação e arrasto, Lift and drag forces, Fluidodinâmica computacional, Computational Fluid Dynamics, Meta-modelagem, Meta-modeling, Kriging, Otimização Multi-objetivo, Multi-objective Optimization, Dinâmica de fluidos computacional
Citação
PRADO FILHO, Jorge Humberto Domingues do. Determinação das configurações ótimas de winglets em aeronaves usando técnicas de meta-modelagem e otimização multi-objetivo. 2018. 92 p. Trabalho de conclusão de curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica)- Faculdade de Engenharia Mecânica, Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2018.