AVALIAÇÃO NUMÉRICA DO DESEMPENHO ESTÁTICO DE UMA PEQUENA HÉLICE COMPARANDO MODELOS DE TURBULÊNCIA TRADICIONAIS E TRANSICIONAIS

Resumo

O projeto e o desempenho das hélices influenciam a eficiência operacional dos drones e, com o uso crescente de pequenos UAVs, determinar com precisão o desempenho de pequenas hélices torna-se crucial. O CFD é considerado um método altamente preciso, e modelos de turbulência são essenciais para simulações de CFD, especialmente quando se lida com escoamentos de baixo número de Reynolds, como aqueles em pequenas hélices, uma vez que escoamentos laminar-turbulentos transicionais são difíceis de prever. O objetivo deste trabalho é investigar o uso de modelos sensíveis à transição para identificar as condições sob as quais seu uso é realmente necessário, pois são computacionalmente intensivos. Uma hélice impressa em 3D, projetada a partir do aerofólio SDA 1075, foi testada sob condições de fluxo estático em uma bancada de testes, com medições de empuxo e torque. Modelos totalmente turbulentos foram usados na simulação, e os resultados foram comparados com medições entre 2000 e 8000 rpm. Resultados consistentes foram obtidos para números de Reynolds acima de 60.000. Para números de Reynolds abaixo de 60.000, os resultados não foram muito precisos. Portanto, foram utilizados modelos sensíveis à transição capazes de capturar a separação laminar, e resultados consistentes foram obtidos para números de Reynolds abaixo de 60.000. Isso foi demonstrado pelos coeficientes aerodinâmicos da hélice e pelas imagens da separação laminar capturadas pela simulação.