Este documento descreve uma pesquisa sobre simulações do escoamento de água ao redor de hidrofólios submersos com ângulos de ataque variáveis usando o software ANSYS Fluent. O estudo teve como objetivo modelar as forças geradas nos hidrofólios em diferentes ângulos para apoiar o desenvolvimento de um sistema de controle para aerobarcos. Os resultados iniciais indicaram que as pressões e forças calculadas são consistentes com a literatura, mas a malha computacional precisa ser aprimorada.

1. Engenharia Naval e Oceânica / Hidrodinâmica de Navios e Sistemas Oceânicos
Simulação do escoamento em torno de hidrofólios submersos com ângulo de ataque variável
através do software “FLUENT”.
Geane da Cruz Santos1
, Henrique José Caribé Ribeiro2
.
1. Estudante de IT do Instituto Federal de Educação, Ciência e Tecnologia da Bahia - IFBA; *geane.da.c.santos@gmail.com
2. Pesquisador do Depto.de Matemática, Salvador/BA
Palavras Chave: Escoamento, Hidrofólio, ANSYS FLUENT®.
Introdução
Esta pesquisa demonstra importância estratégica de se
lançar um aerobarco nos mares baianos e no interior da
Baía de Todos os Santos. Considerando que a
embarcação adequa-se muito bem ao transporte de
passageiros, podendo inclusive estimular um mercado de
transporte de passageiros entre Salvador e cidades
litorâneas do Brasil, como Aracaju, Recife e Rio de
Janeiro, uma vez que desenvolve altas velocidades com
conforto.
No entanto, sabe-se que os aerobarcos de fólios
submersos são instáveis e que necessitam de controle.
Uma parte importante da pesquisa refere-se ao
delineamento dos sistemas que necessitam de controle, e
abrange desde o sensoreamento da embarcação até os
sistemas de atuação, que neste caso são os próprios
hidrofólios, com os quais se restaura os movimentos
oscilatórios.
A parcela desta pesquisa está delineada a
modelação da força que se desenvolve nos fólios em
função da alteração do ângulo de ataque do fólio inteiro.
Desta forma, este trabalho é essencial porque oferece à
solução do problema de controle a modelação da atuação,
sem o que não é possível a construção de um modelo
matemático real capaz de controlar efetivamente os
movimentos da embarcação.
O problema para o que se busca uma solução
trata-se de um hidrofólio simétrico bidimensional,
submerso em águas profundas, dotado de ângulo de
ataque α, exposto a um escoamento incidente de
velocidade constante e uniforme de intensidade U,
orientado na direção X, para o qual se deseja determinar
as forças de sustentação e arrasto em função dos vários
ângulos de ataque assumidos pelo hidrofólio.
Para resolver o problema de uma forma mais fácil
e introdutória será usada uma das ferramentas do
software ANSYS®, concretamente a ferramenta
FLUENT®. O domínio da ferramenta computacional dará
ainda uma sensibilidade sobre os parâmetros de influência
do escoamento, além de possibilitar a validação de
resultados produzidos com códigos computacionais a
serem desenvolvidos no futuro, aplicados a geometrias
para as quais não se disponha de resultados de
experimentais de validação. A possibilidade de comparar
resultados produzidos com código computacional próprio
e uma ferramenta confiável dá liberdade de ousar
geometrias em busca de resultados otimizados de
sustentação e arrasto.
Resultados e Discussão
Os resultados para o campo de pressões são consistentes
e qualitativamente bons uma vez que mostram o
deslocamento da região de alta pressão do nariz para a
face do fólio. Além disso mostram que de fato há uma
região de pressão negativa no dorso, reforçando que a
sustentação se dá muito mais por uma sucção no dorso
do que por sobrepressão na face.
Figura 1. Campo de Pressões na Vizinhança do Fólio
(α=2°)
Figura 2. Campo de Pressões na Vizinhança do Fólio
(α=6°)
Tabela 1. Resultados de arrasto e sustentação para uma
velocidade do escoamento incidente de 1m/s
α Arrasto(D) N Sust.(L) N
0 5,5 0,4
2 5,8 42,1
4 6,2 100,3
6 8,3 165,1
Conclusões
Apesar da boa qualidade dos resultados, apontando para
as mesmas tendências apresentadas pela literatura, este é
um problema fortemente dependente da qualidade da
malha. Neste caso nota-se claramente a necessidade de
três providências básicas em relação à malha:
refinamento em direção ao fólio compatível com a
camada limite do escoamento; modificar a posição das
projeções da malha para saturar mais a região da face e
diminuir as dimensões da região fluida.
Todas as correções devem ser feitas por tentativa e erro,
uma vez que a metodologia de formação da malha não
pode ser logicamente explicitada.
Agradecimentos
Dedico meus agradecimentos ao IFBA por viabilizar o
desenvolvimento desta pesquisa e ao meu orientador
Henrique José Caribé Ribeiro por acreditar no meu
potencial para desenvolver este trabalho.
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68ª Reunião Anual da SBPC

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