Numerical simulation and modal stability analysis of aeroelastic systems under rotational motion (2024)
- Authors:
- Autor USP: PERON, VICTOR HUGO SANTIAGO - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PME
- Subjects: AERODINÂMICA; ESTABILIDADE
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: A evolução da engenharia moderna permite e exige o desenvolvimento de ciências multifísicas, que combinam mais de um campo do conhecimento, buscando projetos e design otimizados. A investigação de sistemas de interação fluido-estrutura segue essa premissa e a execução de simulações numéricas e análise de estabilidade são atualmente métodos altamente eficientes para prever tendências comportamentais desses sistemas. Este estudo visa aprimorar a metodologia dessa classe de análise, anteriormente usada para sistemas aeroelásticos sob vibrações transversais, e promover alterações para investigar seu comportamento em sistemas sujeitos a movimentos angulares. Este trabalho avalia instabilidades aeroelásticas que levam ao galope torcional, assim como outras instabilidades harmônicas que podem ocorrer. Esta pesquisa emprega o método de elementos espectrais/hp, derivado tanto do método de elementos finitos quanto do método espectral, devido `a sua alta capacidade de lidar com geometrias complexas, sua possibilidade de convergência p para soluções suaves e baixos erros de dispersão numérica. Adaptações foram realizadas no software de código aberto Nektar++ para alcançar os resultados desejados. As simulações numéricas mostram que, embora hajam limitações, existem vantagens na previsão de instabilidades rotacionais. Para sistemas desacoplados e amortecidos, no entanto, ocorreram fenômenos mais interessantes, caracterizando comportamentos diferentes com variações no número de Reynolds. Também foi possível comparar e validar o critério quasi-estático de Den-Hartog para galope rotacional e definir que ele também funciona para instabilidades harmônicas rotacionais. Análises de estabilidade modal foram realizadas e o comportamento em função do número de Reynolds foi caracterizado, bemcomo a comparação das frequências de oscilação com as simulações não lineares. As simulações harmônicas, embora diferentes, apresentam limiares semelhantes ao galope e os mecanismos propostos para analisar o comportamento funcionaram. Além disso, foi possível caracterizar a perturbação que leva às instabilidades rotacionais como a influência do desprendimento de vórtices no coeficiente de torque de pressão, o que leva a uma competição entre o coeficiente de torque de pressão médio e o coeficiente de torque de meia amplitude, gerando os regimes harmônicos oscilatórios intermediários. Essas instabilidades foram melhor caracterizadas e o galope foi definido como o limite para estas instabilidades para altos valores de Reynolds, após uma compreensão abrangente dos fenômenos.
- Imprenta:
- Data da defesa: 06.08.2024
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ABNT
SANTIAGO PERON, Victor Hugo. Numerical simulation and modal stability analysis of aeroelastic systems under rotational motion. 2024. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2024. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-09122024-090116/pt-br.php. Acesso em: 08 fev. 2026. -
APA
Santiago Peron, V. H. (2024). Numerical simulation and modal stability analysis of aeroelastic systems under rotational motion (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-09122024-090116/pt-br.php -
NLM
Santiago Peron VH. Numerical simulation and modal stability analysis of aeroelastic systems under rotational motion [Internet]. 2024 ;[citado 2026 fev. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-09122024-090116/pt-br.php -
Vancouver
Santiago Peron VH. Numerical simulation and modal stability analysis of aeroelastic systems under rotational motion [Internet]. 2024 ;[citado 2026 fev. 08 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3150/tde-09122024-090116/pt-br.php
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