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- Analytical Model for the Performance Curves of a Family of Propellers based on Wind Tunnel TestsPublication . Santos, Miguel Cabeleira dos; Gamboa, Pedro VieiraThe main objective of the work done in this dissertation is the construction and validation of an analytical model for the performance curves of a family of propellers tested at low Reynolds numbers. This kind of propellers is more commonly used in Unmanned Aerial Vehicles (UAVs). The model was designed in MATLAB® using a variety of regression techniques, such as the Least Squares Method (LSQ), via experimental data acquired at University of Illinois at Urbana-Champaign (UIUC), of measurements of seventeen APC Thin Electric propellers. The experimental data went through a reduction process for easier analysis. In order to further develop this model, tests were run at the Department of Aerospace Sciences (DCA) of University of Beira Interior (UBI) for ten more APC Thin Electric propellers. The analytical model will predict power coefficient and propeller efficiency accurately for the propellers with dimensions close to those that were used for its development. This model will be useful to achieve optimal design, providing a faster and more efficient propeller selection phase. The propeller performance obtained during the experimental tests will also be catalogued to further increase the documentation on propellers tested at LRN.
- Eficácia do controlo de sopro por jatos retangulares num difusor de admissão ultracompactoPublication . Leal, Miguel António Viegas; Brojo, Francisco Miguel Ribeiro ProençaA presente investigação teve como propósito o estudo, recorrendo a análises numéricas, das características do escoamento num difusor de admissão em serpentina com elevada taxa de difusão e do aumento do rendimento do mesmo pelo uso de jatos em orifícios retangulares, a fim de que esta técnica de controlo possa ser considerada como uma solução ao problema do escoamento neste género de difusores. Para tal, dimensionou-se concetualmente um difusor ultracompacto, em serpentina, tendo em vista a baixa observabilidade de radar e de infravermelhos, com 0,45 metros de deslocamento vertical da linha central, 1,3 metros de comprimento, e uma razão de abertura de 2,0. Empregou-se uma técnica de controlo do escoamento que consistiu na injeção de ar através de pequenos oríficios retangulares, e perpendicularmente, com um caudal de mássico global limitado a 1% daquele à entrada do ducto. Diversas orientações dos orifícios em relação ao sentido do escoamento - 0º, 15º, 30º e 45º - foram examinadas de modo a perceber a sua influência na eficácia desta técnica de controlo. Os jatos foram instalados a montante dos pontos de separação do escoamento que ocorrem em ambas as paredes, superior e inferior. As respetivas geometrias foram desenhadas no software CATIA V5R21, e exportadas em ficheiro STL para o código gerador de malhas. As malhas, híbridas e predominantemente hexaédricas, geraram-se com o código aberto SnappyHexMesh, através da interface gráfica aberta HELYX-OS. A resolução numérica teve por base a utilização do modelo de turbulência k - " realizável, com funções de parede. Adotou-se o software comercial ANSYS FLUENT 16.2 para o cálculo das equações de governo discretizadas. Para as condições testadas, o escoamento apresentou duas regiões de separação, após a primeira curva na parede inferior, e outra, de maior intensidade, ao início da segunda curva na parede superior, ambas dotadas de escoamentos secundários. Qualitativamente, os resultados sem controlo estão de acordo com estudos semelhantes encontrados na literatura. A técnica de controlo utilizada, quando aplicada na parede inferior, permitiu, para uma orientação de 0º, eliminar completamente a separação do escoamento e os escoamentos secundários nesta região. Para as orientações de 15º, 30º e 45º os jatos revelaramse ineficazes, no entanto introduziram melhorias inesperadas na parede superior. No que diz respeito à última, nenhuma das configurações aí testadas conseguiu mitigar a separação e os escoamentos secundários, revelando até, à exceção da orientação de 0º, um efeito contrário ao esperado através de uma maior deterioração do escoamento. No geral, conclui-se que a viabilidade dos jatos retangulares para controlo do escoamento é limitada, à exceção da configuração alinhada com o escoamento, que permite redistribuir com sucesso a pressão total nas regiões de parede onde o escoamento se encontra separado e os gradientes adversos de pressão não são tão intensos como os sentidos na parede superior.