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Estudo numérico da aeroacústica de hélices de vants: metodologia e aplicação prática com o método Ffowcs Williams-Hawkings

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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA AEROESPACIAL::AERODINAMICA

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Resumo

Os veículos aéreos não tripulados (VANTs) têm apresentado uma crescente expansão tanto no Brasil quanto no cenário internacional, atuando em diversos setores e avançando progressivamente para operações em áreas urbanas. Estudos de mercado apontam um crescimento anual significativo dessa tecnologia, reforçando sua tendência de consolidação e aplicação no cotidiano. Dados do Departamento de Controle do Espaço Aéreo (DECEA) confirmam o aumento contínuo no número de operadores de VANTs no Brasil. Com a crescente atenção voltada para esses veículos, discussões em torno da regulamentação do ruído gerado por suas hélices têm ganhado espaço nas agências de aviação civil ao redor do mundo. Embora o Brasil ainda não possua normas específicas sobre o tema, é imprescindível que fabricantes se antecipem às futuras exigências regulatórias, adotando estratégias para prever e mitigar o impacto sonoro, contribuindo para uma operação mais silenciosa e confortável ao usuário final. Neste contexto, o presente trabalho tem como objetivo desenvolver e aplicar uma metodologia prática para estimar computacionalmente o ruído gerado por hélices de VANTs, de modo a fornecer subsídios para o desenvolvimento desses projetos e a otimização acústica desses sistemas. Para isso, foi realizado um extenso levantamento bibliográfico e adotada uma abordagem baseada em simulações fluidodinâmicas computacionais (CFD) no software ANSYS Fluent®, com a resolução das equações do modelo Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes (URANS). Foram empregados tanto o método estacionário Moving Reference Frame (MRF) quanto o método transiente Sliding Mesh. Após a validação do modelo aerodinâmico, aplicou-se a analogia acústica de Ffowcs Williams–Hawkings (FWH) para a predição do campo sonoro. Os resultados obtidos demonstraram excelente concordância dos coeficientes aerodinâmicos com dados de referência, evidenciando a robustez da modelagem empregada, apresentando erros relativos a literatura inferiores a 5% para o empuxo e o torque. A predição acústica apresentou ótima correspondência com os ruídos tonais, especialmente para as primeiras harmônicas da frequência de passagem das pás (BPF), porém, mostrando limitação para o ruído de banda larga e frequências elevadas.

Abstract

Palavras-chave

Ruído de VANTs, Simulações Numéricas Computacionais Fluidodinâmicas (CFD), Modelo de Analogia Acústica (AA), Método de Ffowcs Williams-Hawkings (FWH), Modelagem Computacional Aeroacústica (CAA), UAV Noise, Computational Fluid Dynamics (CFD) Simulations, Acoustic Analogy (AA) Model, Ffowcs Williams-Hawkings (FWH) Method, Computational Aeroacoustics (CAA)

Citação

BARBOSA, Rodrigo Daher. Estudo Numérico da Aeroacústica de Hélices de VANTs: Metodologia e Aplicação Prática com o Método Ffowcs Williams-Hawkings. 2025. 83 p. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) – Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia -MG, 2025.

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