Estudo numérico do escoamento ao redor de corpos esbeltos utilizando o método de vórtices discretos

Abstract

This work presents the development of a computational program for numerical study of two-dimensional, incompressible flow with constant properties around airfoils. A lagrangian approach, which associates the Discrete Vortex Method and the Panel Method, is employed for the analysis of both potential and the viscous flows over different types of four-digit NACA airfoils. The Panel Method is applied for the geometry discretization and the potential flow solution. The airfoil surface is represented by series of flat panels with linearly varying strength vortex distribution, which satisfies the impermeability boundary condition. The Discrete Vortex Method simulates the flow field vorticity. At each time step of the numerical simulation, Discrete Vortex are generated near of the airfoil surface, representing the flow boundary layer. These Discrete Vortex are transported to the flow field by advection and by diffusion. The fluid-dynamic loads are calculated employing the Shintani e Akamatsu (2004) formulation. The numerical results are compared with experimental data

Este trabalho apresenta o desenvolvimento de um programa computacional para estudo numérico do escoamento bidimensional, incompressível e de propriedades constantes ao redor de aerofólios. É utilizada uma abordagem lagrangiana, a qual associa o Método de Vórtices Discretos juntamente com o Método de Painéis, para análise potencial e viscosa do escoamento ao redor de diferentes aerofólios NACA da série de quatro dígitos. O Método de Painéis é utilizado na discretização do corpo e na solução potencial do problema. O corpo é discretizado através de painéis retos sobre os quais são dispostas singularidades do tipo vórtice, com densidade de distribuição linear, satisfazendo a condição de contorno de impermeabilidade. O Método de Vórtices Discretos é empregado na representação da vorticidade presente no campo de escoamento. A cada instante de tempo da simulação numérica, vórtices discretos são gerados próximos a superfície do corpo representando a camada limite hidrodinâmica. Estes vórtices discretos são transportados para o domínio fluido por advecção e difusão. Os carregamentos fluidodinâmicos são calculados a partir da formulação de Shintani e Akamatsu (2004) e os resultados numéricos são comparados com resultados experimentais