Mestrado Integrado em Engenharia Mecânica
Aerodinâmica
Trabalho experimental
Objectivos:
1. Descrever qualitativamente o comportamento de um perfil
alar na região da perda de sustentação para ângulos de
ataque positivos e negativos.
2. Determinar as caraterísticas aerodinâmicas de um perfil
alar a pequenos ângulos de ataque, i.e. na ausência de
separação da camada limite.
Parâmetros a determinar na parte quantitativa:
• Coeficiente de sustentação, Cl.
• Coeficiente de resistência, Cd.
• Coeficiente de Momento de Picada em torno do centro do
perfil, CMc.
• Coeficiente de Momento em torno do centro aerodinâmico e
localização do centro aerodinâmico.
• Centro de pressão.
A figura 1 apresenta a instalação experimental que é composta
por um ventilador, uma câmara de plenum, um túnel
aerodinâmico e a secção de trabalho que inclui uma asa com uma
secção constante ao longo da envergadura.
Ventilador Câmara de plenum
Secção de trabalho Multi-manómetro
TúnelVentilador Câmara de plenum
Secção de trabalho Multi-manómetro
Túnel
Figura 1 – Instalação experimental.
Figura 2 – Disjuntor.
O disjuntor no canto superior
esquerdo da câmara de
plenum serve para ligar
(botão preto) e desligar (botão
encarnado) o ventilador, tal
como ilustrado na figura 2.
Antes de ligar o ventilador,
deve verificar se a válvula na
entrada do ventilador se
encontra aberta
L i g a r
D e s l i g a r
A instalação experimental dispõe de 36 tomadas de pressão
ligadas a um multi-manómetro (ver figuras 1 e 3) com a seguinte
organização:
Figura 3 – Multi-manómetro.
Tubo 1
Pressão total, pt, medida
no interior do túnel.
Tubo 2
Pressão estática de
referência, ∞
p , medida
à entrada da secção de
trabalho.
Tubo 3
Pressão estática no bordo
de ataque.
Tubos pares 4 a 34
Pressão estática no
extradorso
Tubos ímpares 5 a 35
Pressão estática no
intradorso
Tubo 36
Pressão estática no
bordo de fuga.
Para determinar os coeficientes de força e momento
necessitamos apenas do coeficiente de pressão definido por
221
∞
∞−
=U
ppC p
ρ
A pressão dinâmica do escoamento de aproximação é dada
pela diferença entre a pressão total (tubo 1) e a pressão estática à
entrada da secção de trabalho (tubo 2). Atendendo a que todas as
pressões são lidas no mesmo manómetro, temos
21
2
ll
llC i
ip−
−=
em que li representa o comprimento molhado lido directamente da
escala (do lado esquerdo) do multimanómetro. A folha de Excel
disponibilizada para o tratamento dos dados está preparada para
ler os 36 comprimentos molhados para cada ângulo de ataque.
Para a parte qualitativa do trabalho, a direcção do escoamento
junto à superfície do perfil é identificada por fios de lã colocados
no extradorso e intradorso do perfil (ver figura 4). Estes fios
devem ser retirados para a realização das medições da distribuição
de pressão que permitem realizar a parte quantitativa deste
trabalho. O número e valores dos ângulos de ataque é escolhido
pelo grupo que realiza o ensaio.
Figura 4 – Visualização do escoamento na superfície do perfil.
O ângulo de ataque é indicado pela escala desenhada na parede
superior da secção de trabalho. A figura 5 apresenta o sentido dos
ângulos de ataque positivos e negativos. Cada divisão da escala
corresponde a 1º grau.
Figura 5 – Escala com a indicação dos ângulos de ataque.
Para minorar os efeitos tri-dimensionais do escoamento, todas
as tomadas de pressão estática na superfície da asa estão
colocadas no plano de simetria da asa (ver figura 4) e duas placas
estão colocadas nas extremidades da asa (ver figura 5). As
pequenas dimensões do túnel fazem com o escoamento sofra
efeitos de bloqueamento, que alteram significativamente o
escoamento a ângulos de ataque elevados. No entanto, a parte
quantitativa do trabalho deve focar apenas ângulos de ataque para
os quais não existe separação (visível) da camada limite, i.e.
pequenos ângulos de ataque.
A tabela da última página deste guia deve ser preenchida
durante a realização do ensaio e incluída como anexo do relatório.
O relatório deverá conter uma análise e discussão dos resultados
obtidos com base nas distribuições de pressão medidas no
laboratório.
0º
-10º
-20º
+20º
+10º