Publicação: Estudo experimental do escoamento ao redor de cilindros de base quadrada com diferentes razões de aspecto montados sobre uma superfície
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O presente trabalho tem como objetivo o estudo experimental via túnel de vento, do escoamento ao redor de cilindros de base quadrada com diferentes razões de aspecto (AR), variando AR de 1 a 4, aplicando assim metodologias para entender alguns aspectos aerodinâmicos do problema. Inicialmente características de arrasto foram determinadas e comparados entre as quatro razões de aspecto estudadas, obtendo uma tendência quadrática de crescimento da força de arrasto com o aumento da velocidade, e tendência de aumento da força de arrasto com o aumento da razão de aspecto, característica já esperada. O coeficiente de arrasto também aumentou de um corpo para o outro, mas praticamente não variou dentro da faixa de Reynolds avaliada, 5.91x10^4 a 13.01x10^4. Posteriormente, aferiu-se o perfil de velocidade, utilizando anemômetro a fio quente, com Re = 9,46x10^4, em uma região de interesse na parte posterior do corpo e notou-se que o aumento da razão de aspecto modificou a característica do perfil de velocidade, mudança essa observada na transição de AR 2 para AR3, sugerindo que existe uma razão de aspecto crítica, entre 2 e 3, que difere o comportamento do escoamento na região analisada. Tomadas de pressão foram realizadas nas faces dos cilindros de base quadrada, mantendo Re = 9,46x10^4, onde mostram a interferência da região de base, quinas laterais e superfície livre. Finalmente técnicas de visualização experimental foram realizadas, evidenciando características pressupostas, e aumentando a fidelidade das análises anteriores e conclusões obtidas. Estudos futuros focados na região posterior do corpo, além de uma comparação numérica computacional, são recomendados.
Abstract
The present work has as objective the experimental study using the wind tunnel, flow around the square base cylinders with different aspect ratios (AR), varies from AR to 1 to 4, applying methods to understand the aerodynamic aspects of the problem. Initially, drag characteristics were shown and compared between four aspect ratios studied, obtaining a quadratic trend of increasing drag force with increased speed, and increased drag force with increased expected aspect ratio. The drag coefficient also increased from one body to another, but practically didn’t vary within the available Reynolds range, 5.91x10^4 a 13.01x10^4. Later, velocity profile was evaluated, by using hot wire anemometer, with Re = 9,46x10^4, in a region of interest in the back of the body and it was noted that the increased aspect ratio changed the speed profile characteristic, change observed in the transition from AR 2 to AR3 , suggesting that there is a critical aspect ratio, between 2 and 3, wich differs the flow behavior in the analyzed region. Pressure distribution was performed on the square base cylinder faces, maintaining Re = 9,46x10^4, where they showed interference from the base region, lateral corners and free-end surface. Finally, experimental visualization techniques were performed, evidencing presupposed characteristics and increasing the fidelity of previous analyzes and conclusions. Future studies focusing on the posterior region of the body, in addition to a computational numerical comparison, are recommended
Palavras-chave
Cilindros de base quadrada, Aerodinâmica experimental
Citação
Mundim, João Paulo Peres. Estudo experimental do escoamento ao redor de cilindros de base quadrada com diferentes razões de aspecto montados sobre uma superfície. 2019. 85 f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Aeronáutica) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2020.
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