Continuando nos seminários da disciplina TE-301, a terceira apresentação foi da Divisão de Aerodinâmica, Controle e Estruturas do IAE, apresentada pelo professor Cayo Prado Fernandes Francisco com o tema:
Pesquisas em aerodinâmica de baixa e alta velocidade#
Esse foi o resumo dado pelo professor: *Resumo: Resumo: O Instituto de Aeronáutica e Espaço (IAE) desenvolve pesquisas avançadas em aerodinâmica, abrangendo regimes de escoamento que vão do subsônico ao hipersônico. Esses estudos integram abordagens computacionais (CFD, DSMC, LBM) e experimentais, com uso de túneis de vento nos diferentes regimes de escoamento. Na aerodinâmica subsônica destacam-se investigações voltadas à eficiência aerodinâmica, redução de arrasto e análise de carros voadores. No regime transônico o foco se dá no estudo da interação entre ondas de choque e camadas-limite e na análise de forças e momentos em veículos de lançamento utilizando técnicas experimentais e numéricas. Em regimes supersônicos e hipersônicos, o foco inclui fenômenos como formação de ondas de choque, aquecimento aerodinâmico, interação fluido-estrutura e o estudo desses fenômenos complexos aplicados à aerodinâmica dos veículos de lançamento e veículos hipersônicos. As simulações numéricas utilizam modelos avançados e técnicas de alta fidelidade para estudar esses escoamentos complexos. Já os experimentos fornecem validação essencial, permitindo comparar resultados computacionais com dados reais. As pesquisas desenvolvidas englobam tanto aspectos fundamentais quanto aplicações práticas em veículos lançadores, mísseis e aeronaves, com um histórico de integração entre a pesquisa básica e aplicada, promovendo a inovação tecnológica nacional. As atividades desenvolvidas nessa área de pesquisa tem contribuído ao longo dos anos para o avanço da engenharia aeroespacial e o incremento da autonomia estratégica do Brasil.
Meus comentários#
Achei interessante a apresentação, pois ele inicia comentando que a aerodinâmica é um ramo da física que estuda a interação entre o ar e os corpos sólidos. Imagine quantos tipos de analisem diferentes podem ser feitas somente com esses dois pontos.
Outro ponto mencionado também foi o termo Mach, que é a relação entre a velocidade do objeto e a velocidade do som. E que os regimes de escoamento são classificados com base nesse número de Mach, como subsônico (Mach < 1), transônico (Mach ≈ 1), supersônico (Mach > 1) e hipersônico (Mach > 5).
Como ferramentas usadas pela área, temos o tunel de vento, CFD (Computational Fluid Dynamics), DSMC (Direct Simulation Monte Carlo) e LBM (Lattice Boltzmann Method), e que a junção de Túnel de Vento e os métodos numéricos e computacionais é essencial para validar os resultados e garantir a precisão das análises.
Achei bem interessante também as diferentes perspectivas de pesquisas guiadas por eles:
Aerodinâmica Aplicada#
Estudo experimental e numérico do escoamento ao redor de aeronaves, veículos de lançamento e veículos de reentrada.
Levantamento de coeficientes e momentos aerodinâmicos a partir de ensaios em túnel de vento.
Análise experimental da dinâmica do escoamento utilizando diferentes técnicas: PIV, fio-quente, tomadas de pressão, Schlieren, PSP.
Aerodinâmica Fundamental#
Estudos numéricos e experimentais da dinâmica de descolamento em camadas-limite.
Estudo da interação entre ondas de choque e camadas-limites em escoamentos transônicos.
Análise numérica da interação choque – choque e do não-equilíbrio em escoamentos hipersônicos.
Estudo da dinâmica de turbulência em escoamentos compreensíveis.
Aerodinâmica Computacional#
Desenvolvimento de códigos computacionais para aplicações em aerodinâmica.
Desenvolvimento de ferramentas de simulação computacional não convencional como DSMC, LBM e Fokker-Planck.
Análise e estudo de modelos de turbulência para aplicações numéricas.
Desenvolvimento de ferramentas para o acoplamento entre a dinâmica do escoamento e a dinâmica estrutural.
Resumo#
Estudos em aerodinâmica apresentam uma ampla gama de possibilidades, englobando fenômenos fundamentais da mecânica dos fluidos e aplicações a aeronaves, veículos lançadores e veículos espaciais.
Há diversos fenômenos ainda não completamente entendidos ou bem modelados em aerodinâmica e também no acoplamento, necessário, da aerodinâmica com a dinâmica estrutural, fenômenos térmicos, químicos e cinéticos.
A abordagem moderna nesses estudos busca uma sinergia cada vez maior entre a pesquisa experimental e computacional.
Novas tecnologias como aplicação de ferramentas de inteligência artificial e aprendizagem de máquina em estudos aerodinâmicos, assim como o desenvolvimento futuro da computação quântica prometem ser ferramentas com potencial disruptivos para essa área.