Terceiro Experimento

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1 niversidade de Brasília Facldade de Tecnologia Departamento de Engenharia Mecânica Laboratório de Mecânica dos Flidos rofessor: Francisco Ricardo da nha Monitor: Jonas ntônio lbqerqe de arvalho Terceiro Experimento Escoamento em torno de m perfil naca-00 infinito - OBJETIVO ESEÍFIOS Encontrar a distribição do coeficiente de pressão em torno do perfil naca-00, para vários números de Reynolds e ânglos de ataqe, medindo-se a diferença entre a pressão estática na sperfície do perfil e a pressão estática do escoamento não pertrbado. Deve-se medir também a pressão dinâmica do escoamento não pertrbado e determinar o coeficiente de arrasto, de sstentação e de momento a ¼ da corda (por meio das medidas da balança), para vários ânglos de ataqe. Medir a força de arrasto e de sstentação do perfil sando o valor da força medida com a balança do túnel de vento e calclar o valor do coeficiente de arrasto e de sstentação por meio de ma integração nmérica da distribição do coeficiente de pressão na sperfície do perfil. -TEORI ENVOLVID O escoamento em torno de m perfil infinito corresponde a m escoamento bidimensional em torno de m perfil de asa aerodinâico. Isso é consegido na prática, colocando-se o cilindro encostado nas das laterais do túnel de vento, evitando assim a formação dos vórtices de ponta (efeito de ponta de asa o arrasto indzido). O coeficiente de arrasto em m escoamento em torno de m perfil é definido como: FD em qe: D coeficiente de arrasto área da asa D

2 velocidade do escoamento não pertrbado(no infinito) massa específica do flido qe escoa força de arrasto F D O coeficiente de sstentação é m valor adimensionalizado da mesma forma qe a força de arrasto. FL L O coeficiente de pressão em m ponto do escoamento o da sperfície nas vizinhanças do cilindro é definido como: p p p em qe: p pressão estática do ponto em qestão p pressão estática do escoamento não pertrbado velocidade local do ponto em qestão Deve-se lembrar qe nm ponto de estagnação o p sempre será igal a. RVS DE LIBRÇÃO DOS EXTENSÔMETROS DS ÉLLS DE RG: Os resltados da calibração são mostrados na figra abaixo: 9 rva de calibração da célla de arrasto Força (N) Microdeformações eqação qe representa a crva acima, é a eqação de ma reta e é dada por:

3 F 0, 007d em qe : F é dada em Newtons d é dado em microdeformações rva de calibração da célla de carga F 0 8 Força (N) Microdeformações eqação qe representa a crva acima, é a eqação de ma reta e é dada por: F 0, 05864d em qe : F é dada em Newtons d é dado em microdeformações rva de calibração da célla de carga 0 8 Força (N) Microdeformações eqação qe representa a crva anterior, é a eqação de ma reta e é dada por: F 0, 05850d

4 onde : F é dada em Newtons d é dado em microdeformações 3-ROEDIMENTOS EXERIMENTIS ara vários números de Reynolds e ânglos de ataqe, segir o seginte procedimento: onectar o manômetro digital à tomada de pressão do perfil e à tomada de pressão estática do escoamento não pertrbado à montante do cilindro. onectar otro manômetro ao tbo de pitot para medir a pressão dinâmica do escoamento. linhar a linha de centro do túnel de vento (linha pintada na lateral do túnel de vento) com a linha de corda do perfil. ara medição das forças de arrasto, de sstentação e o momento a ¼ da corda, devese balancear as três pontes de wheadstone (sando a seletora) do eqipamento vishay (com m gage factor igal a,) e depois então reglar o mostrador de maneira qe ele marqe o mesmo valor qe o vishay. Zera-se o mostrador e então o eqipamento fica pronto para ser tilizado. 4-RTO EXERIMENTL Túnel de vento lint&artners LTD Engineers com seção de testes de 460mm x 460mm, ventilador centrífgo e motor elétrico com potência de KW eqipado com inversor de freqüência. Manômetro digital Validyne Balança de três componentes da marca lint&artners LTD Engineers Eqipamento Vishay com mostrador e com seletora. m perfil naca-00 com o comprimento da linha de corda igal a 6 polegadas (para medição das forças na balança) e m otro perfil naca-00 com as mesmas dimensões e com várias tomadas de pressão ao longo da sperfície (para medição da distribição do coeficiente de pressão ao longo da corda). 5-RESLTDOS ara cada número de Reynolds e ânglo de ataqe, plotar as crvas do coeficiente de pressão ao longo da corda (adimensionalizada). ara cada número de Reynolds e ânglo de ataqe, determinar o coeficiente de arrasto e de sstentação e coeficiente de momento a ¼ da corda pela integração nmérica do p. ara cada número de Reynolds e ânglo de ataqe, determinar os coeficientes de arrasto, de sstentação e de momento a ¼ da corda (com os dados das forças e momento medidos na balança). lotar as crvas de coeficiente de sstentação verss ânglo de ataqe, coeficiente de arrasto verss ânglo de ataqe e coeficiente de

5 momento a ¼ da corda verss ânglo de ataqe.). lotar a crva polar de arrasto (coeficiente de sstentação verss coeficiente de arrasto). omparar o resltado obtido no Estdo dirigido de Teoria de orpos delgados (erfil delgado) qe prediz L linear com ânglo de ataqe. Mostre até qe valo aproximado de ânglo de ataqe esse comportamento linear é válido. Jstifiqe porqe a teoria falha para maiores ânglos de ataqe. 6-NÁLISES E ONLSÕES ada relatório deverá comentar os segintes assntos: i) Descrever otra maneira de se obter a força de arrasto do perfil em m túnel de vento (para escoamentos bidimensionais como nesse experimento). ii) Indicar nas crvas de coeficiente de pressão verss corda as regiões de gradiente de pressão favorável e de gradiente de pressão adverso. iii) or análise do gráfico de coeficiente de sstentação verss ânglo de ataqe, determinar o ânglo de estol do perfil (ânglo qe ocorre o descolamento da camada limite) e o coeficiente de sstentação máximo. iv) nalisar e explicar o qe acontece com a razão entre coeficiente de sstentação e coeficiente de arrasto no momento da separação da camada limite. ara fazer essa análise plote o gráfico dessa razão entre o coeficiente de sstentação e o coeficiente de arrasto verss o ânglo de ataqe. om esse gráfico, determinar o ânglo em qe a razão entre o coeficiente de sstentação e o coeficiente de arrasto é máxima. v) onclir sobre a validade do experimento. 7-OBSERVÇÕES Os dados experimentais desse experimento já serão fornecidos para os alnos, pois o tempo reqerido para colher esses dados é demasiado. Será explicado para o alno como foi feita cada medida. Os dados de pressão estão em centímetros de colna de ága e os dados medidos na balança estão em micro-deformações e deverá ser sado a crva de calibração para determinar o valor das forças. São tomadas de pressão no intradorso do perfil e onze tomadas de pressão ao longo do extradorso do perfil. s coordenadas desses pontos de tomada de pressão ao longo da corda (qe são igais no intradorso e no extradorso) são dadas abaixo:

6 ÊNDIE NÁLISE DS ESLS NS VIZINHNÇS DO ERFIL: Temos qe a eqação de Bernolli é dada por: + e fazendo as escalas temos: a x sando as escalas da eqação de Bernolli: o e mltiplicando os dois lados por, temos: o F D e colocando m coeficiente: F D D o F D D Definição do coeficiente de pressão: Seja m escoamento em torno de m perfil. plicando a eqação de Bernolli entre o infinito e m ponto na sperfície do cilindro temos qe: + + o ( ) p

7 p é o parâmetro físico do escoamento qe relaciona as forças de pressão na sperfície do cilindro e as forças de inércia.