Optimização Aero-Estrutural de Asas de Planadores Proposta de Dissertação de Mestrado em Engenharia Aeroespacial ou Engenharia Mecânica Orientador científico: André C. Marta, CCTAE, IST andre.marta@ist.utl.pt 13 de Setembro de 2010
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Enquadramento MEMec - Área de especialização: Energia MEMec - Área de especialização: Produção MEAer - Área de especialização: Aeronaves Objectivos A presente proposta de dissertação tem como objectivo principal a optimização multidisciplinar de asas de planadores. Para tal, o aluno deverá desenvolver competências na área de modelação numérica, tanto na vertente aerodinâmica como na vertente estrutural, que permitam simular e avaliar a performance de diversas asas. Após o estabelecimento de uma ferramenta de análise aero-estrutural, essa será aplicada em alguns exercícios de análise e optimização multi-disciplinar e multi-objectivo. Findo os exercícios, será possível definir uma distribuição óptima de ângulo de incidência e corda, para asas de elevada performance aerodinâmica e, simultaneamente, de baixo peso. Programa Por forma a atingir os objectivos propostos, o trabalho deverá ser faseado de acordo com as seguintes tarefas principais: Revisão Bibliográfica Pesquisa literária sobre planadores e respectivas asas, modelos de simulação aerodinâmica e estrutural, e métodos de optimização (multi-disciplinares e multi-objectivo). Revisão bibliográfica sobre o tema específico a abordar Duraçâo estimada: 4 semanas. Definição do Problema Definição detalhada do problema a abordar, incluindo formulação matemática do problema de optimização aero-estrutural, com especificação de funções objectivo, funções de constrangimento e gamas admissíveis de variáveis de projecto. Duraçâo estimada: 3 semanas. Modelo Aerodinâmico Selecção do modelo aerodinâmico e sua implementação numérica. Validação utilizando dados experimentais disponíveis. Duraçâo estimada: 8 semanas. 1
Modelo Estrutural Selecção do modelo estrutural e sua implementação numérica. Validação utilizando dados experimentais disponíveis. Duraçâo estimada: 8 semanas. Simulação Aero-Estrutural Acoplamento manual dos módulos aerodinâmico e estrutural para realização de simulações multi-disciplinares preliminares. Duraçâo estimada: 4 semanas. Optimização Multi-disciplinar Inserção dos módulos aero-estruturais num ambiente de optimização multi-disciplinar. Análise de frentes de Pareto para casos multi-objectivo (ex. diferentes condições de vôo). Duraçâo estimada: 4 semanas. Redacção da Tese Redacção da tese de dissertação e respectivo suporte para apresentação pública. Os diferentes temas técnicos abordados deverão ser detalhadamente descritos, e é esperada uma apresentação cuidada, em termos visuais e de expressão escrita, com uma estruturação lógica do documento. Duraçâo estimada: 5 semanas. Requisitos O trabalho proposto requer conhecimentos abordados nas seguintes disciplinas: Mecânica Aplicada Mecânica dos Materiais Mecânica dos Fluidos Mecânica dos Sólidos Mecânica Computacional Mecânica Estrutural Aerodinâmica (área de Energia) Mecânica dos Fluidos Computacional (área de Energia, opção) Optimização e Decisão (área de Sistemas) A lista citada é apenas indicativa do conteúdo científico do trabalho a executar, não constituindo requisitos obrigatórios. Como tal, aconselha-se ao aluno interessado na presente proposta uma prévia discussão com o orientador proponente, por forma a melhor adaptar a proposta ao seu interesse e conhecimentos adquiridos e a adquirir. 2
Calendário O trabalho a desenvolver terá uma duração de 6 meses, de acordo com o plano curricular em vigor. Durante este período, é esperado que o aluno se encontre semanalmente com o orientador para acompanhamento do progresso registado e discussão de ideas ou problemas. O aluno terá autonomia para gerir o tempo da forma que lhe seja mais conveniente, sendo no entanto sugerido o seguinte calendário com vista à execução plena das tarefas descritas no programa proposto anteriormente: Remuneração Possibilidade de remuneração a ser discutida com o orientador. 3
Mês 1 Mês 2 Mês 3 Mês 4 Mês 5 Mês 6 Revisão Bibliográfica Definição do Problema Modelo Aerodinâmico 4 Table 1: Calendário proposto. Modelo Estrutural Simulação Aero-Estrutural Optimização Multi-disciplinar Redacção da Tese