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Transferência de calor e massa no escoamento bifásico em torno de aerofólios equipados com sistemas de antigelo aeronáuticos (2009)

  • Authors:
  • Autor USP: SILVA, GUILHERME ARAUJO LIMA DA - EP
  • Unidade: EP
  • Sigla do Departamento: PME
  • Subjects: ESCOAMENTO BIFÁSICO; TRANSFERÊNCIA DE CALOR; AERODINÂMICA DE AERONAVES (SIMULAÇÃO)
  • Language: Português
  • Abstract: Há a necessidade de prevenir formação de gelo nas asas e nos estabilizadores de aeronaves, pois as formas de gelo podem causar a degradação do desempenho aerodinâmico, o aumento de peso, bem como dificuldades de controle e manobra que, em casos críticos, leva a uma diminuição da margem de segurança operacional. Quando as aeronaves atravessam nuvens com gotículas de água sub-resfriadas, ou seja, em equilíbrio metaestável, o crescimento de gelo ocorre nas superfícies não protegidas. Usualmente, os sistemas antigelo térmicos de aerofólios são projetados, desenvolvidos e certificados com o auxílio de programas de simulação numérica. O presente trabalho visa desenvolver e implementar um modelo matemático para prever a transferência de calor e massa no escoamento bidimensional bifásico em torno de aerofólios de uso aeronáuticos, equipados com sistema de antigelo térmico operando em regime permanente. Em condições de formação de gelo, é necessário aquecer o bordo de ataque e controlar a temperatura da região protegida para que não ocorra formação de gelo. O sistema de aquecimento compensa os efeitos do resfriamento imposto principalmente pelos mecanismos acoplados de evaporação e transferência de calor por convecção, que são causados pelo escoamento do ar carregado de gotículas sub-resfriadas e pelo escoamento da água líquida residual. O modelo deverá estimar a distribuição de temperaturas de superfície e o coeficiente de transferência de calor com precisão ao uso emaplicações aeronáuticas. ) O presente trabalho implementou novos submodelos para: 1)estimar a molhabilidade da superfície do aerofólio por meio de um modelo matemático para caracterizar o escoamento da água líquida residual no padrão de filme e de filetes; 2) avaliar o comportamento dinâmico e térmico da camada-limite laminar e turbulenta por meio de análises integral e diferencial, que considera efeitos do gradiente de pressão, da transição laminar-turbulenta, da transpiração e da não uniformidade de temperatura da superfície e 3) estimar o início e o término da região de transição laminar-turbulenta. O presente trabalho seguiu um processo de desenvolvimento de código numérico que: verificou os resultados de cada submodelo separadamente para depois implementados no modelo do antigelo; validou os resultados da simulação de desempenho do sistema antigelo com os novos submodelos implementados. Os resultados obtidos foram considerados satisfatórios para o modelo do antigelo que utilizou os submodelos de ruptura de filme e formação de filetes pelo critério da Energia Mecânica Total Mínima, de camada-limite diferencial compressível e de previsão da transição laminar-turbulenta por correlações algébricas, que consideraram efeitos do gradiente de pressão e do nível de turbulência ao longe
  • Imprenta:
  • Data da defesa: 02.02.2009
  • Acesso à fonte
    How to cite
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    • ABNT

      SILVA, Guilherme Araújo Lima da; SILVARES, Otavio de Mattos. Transferência de calor e massa no escoamento bifásico em torno de aerofólios equipados com sistemas de antigelo aeronáuticos. 2009.Universidade de São Paulo, São Paulo, 2009. Disponível em: < http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-27032009-082825/ >.
    • APA

      Silva, G. A. L. da, & Silvares, O. de M. (2009). Transferência de calor e massa no escoamento bifásico em torno de aerofólios equipados com sistemas de antigelo aeronáuticos. Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-27032009-082825/
    • NLM

      Silva GAL da, Silvares O de M. Transferência de calor e massa no escoamento bifásico em torno de aerofólios equipados com sistemas de antigelo aeronáuticos [Internet]. 2009 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-27032009-082825/
    • Vancouver

      Silva GAL da, Silvares O de M. Transferência de calor e massa no escoamento bifásico em torno de aerofólios equipados com sistemas de antigelo aeronáuticos [Internet]. 2009 ;Available from: http://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-27032009-082825/

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