Rotary nonlinear energy sink for airfoil passive flutter control (2025)
- Authors:
- Autor USP: ARAUJO, GABRIEL PLACERES - EESC
- Unidade: EESC
- Sigla do Departamento: SEM
- DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-10112025-143230
- Subjects: DISSIPADORES DE ENERGIA; VIBRAÇÕES DE AERONAVES; AEROELASTICIDADE DE AERONAVES
- Keywords: Controle passivo de vibrações; Dissipador de energia rotativo de múltiplas inércias
- Agências de fomento:
- Language: Inglês
- Abstract: Dissipadores não lineares de energia, conhecidos pelo termo na língua inglesa Nonlinear Energy Sinks (NES), são absorvedores passivos projetados para dissipar energia de forma irreversível. Seu funcionamento se baseia no princípio da transferência de energia direcio-nada (do inglês Targeted Energy Transfer - TET), em que a energia de uma estrutura é transferida através de um acoplamento não linear para uma massa secundária, onde é então dissipada. Uma vantagem do NES sobre os absorvedores tradicionais é que seu acoplamento não possui frequência natural. Isso permite que o dispositivo entre em ressonância com qualquer frequência, realizando um controle passivo de vibrações em uma ampla gama de condições de excitação. O NES rotativo (RNES) é uma configuração baseada em um acoplamento inercial com a estrutura. O projeto original consistia em uma massa excêntrica de braço rígido sem contribuições potenciais, transferindo energia estrutural ao rotar em torno de uma órbita circular prescrita. Esse dispositivo apresenta um projeto simples, mas elegante, e seu movimento inerentemente rotativo se demonstra promissor no controle de estruturas flexíveis que apresentem movimento simultâneo de translação e rotação. Como seu acoplamento inercial é livre de frequência natural, a capacidade do RNES de dissipar energia é determinada principalmente pelo nível de amplitude da vibração estrutural. Entre as possíveis aplicações do RNES tem-se o controle do flutter aeroelástico. O flutterapresenta um comportamento dinâmico complexo devido ao acoplamento de modos estruturais decorrente da interação aerodinâmica. Em sistemas não lineares, a resposta pós-crítica do flutter é muitas vezes caracterizada por Oscilações de Ciclo Limite, onde o nível de amplitude depende da velocidade do escoamento. Este trabalho utiliza uma seção aeroelástica típica com dois graus de liberdade como modelo conceitual para avaliar a performance de dois dispositivos: o RNES tradicional e o de Múltiplas Inércias (MIR-NES). Projetos de referência foram desenvolvidos e otimizados para ambos os dispositivos, servindo como base para a caracterização dinâmica e análise paramétrica. Os resultados indicam que o RNES tradicional pode mitigar os ciclos limite de forma eficaz, operando em até 4.3% da velocidade de flutter. O MIRNES, por sua vez, demonstrou capacidade de controle superior, alcançando 4.6%, embora sua performance tenha sido significativamente afetada pelas condições iniciais e pelas hipóteses de simulação, o que impactou na sua viabilidade. Os regimes dinâmicos observados são complexos e, muitas vezes, aperiódicos. O regime mais eficaz na dissipação de energia é caracterizado por revoluções completas dos dispositivos, com um comportamento quase periódico nas oscilações de sua velocidade angular. Para validar o conceito do MIRNES, foi desenvolvida uma prova de conceito experimental em uma estrutura linear de um único grau de liberdade
- Imprenta:
- Publisher place: São Carlos
- Date published: 2025
- Data da defesa: 13.10.2025
- Este periódico é de acesso aberto
- Este artigo NÃO é de acesso aberto
-
ABNT
ARAUJO, Gabriel Placeres. Rotary nonlinear energy sink for airfoil passive flutter control. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Carlos, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-10112025-143230/. Acesso em: 25 fev. 2026. -
APA
Araujo, G. P. (2025). Rotary nonlinear energy sink for airfoil passive flutter control (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Carlos. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-10112025-143230/ -
NLM
Araujo GP. Rotary nonlinear energy sink for airfoil passive flutter control [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-10112025-143230/ -
Vancouver
Araujo GP. Rotary nonlinear energy sink for airfoil passive flutter control [Internet]. 2025 ;[citado 2026 fev. 25 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18162/tde-10112025-143230/
Informações sobre o DOI: 10.11606/D.18.2025.tde-10112025-143230 (Fonte: oaDOI API)
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