The study of dynamic stall and URANS capabilities on modelling pitching airfoil flows

Abstract

O presente trabalho descreve a investigação do comportamento do escoamento sobre um aerofólio NACA 0012 em movimento de arfagem dinâmica em números de Reynolds Re=100,000 e Re=2,500,000 através da análise da simuácão numérica bidimensional fazendo uso do modelo de turbulência k-ω SST (Shear Stress Transport). O comportamento da esteira do escoamento na região do bordo de fuga do aerofólio é estudado através da análise das linhas de corrente para cada ângulo de incidência durante o movimento de arfagem. Os resultados são comparados com estudos experimentais através de conceitos teóricos. O uso das médias de Reynolds das Equações de Navier-Stokes, ou método URANS, mostrou acurácia na predição do estol dinâmico e dos ângulos de re-aderência da camada limite para movimento ascendente e descendente do aerofólio. A simulações também foram capazes de obter informações do escoamento em concordância com os resultados experimentais apesar da sobre-predição dos coeficientes de arrasto e sustentação, devido a abordagem bidimensional. O estudo realizado também comparou os resultados da simulação bidimensional URANS do modelo de turbulência k-ω SST com análises encontradas em literatura para análise tridimensional via Simulação de Grandes Escalas (Wall Resolved LES) e também a simulação bidimensional URANS fazendo uso do modelo k-ε Chien, obtendo concordância qualitativa nos resultados dos três modelos, apesar de um visível desvio entre si para a análise do coeficiente de sustentação durante fases ascendente e descendente do movimento de arfagem.