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Leger, Jakson Augusto

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  • Estudos sobre o desempenho de rotores cicloidais
    Publication . Monteiro, Jakson Augusto Leger; Marques, José Carlos Páscoa
    O rotor cicloidal é também denominado de ciclorotor, ou propulsor cicloidal, e é uma turbomáquina que permite converter energia, quer em modo propulsivo quer como gerador. À medida que as pás do rotor se movimentam, elas oscilam periodicamente ao longo de um ciclo de rotação. O controlo do ângulo de inclinação de cada pá possibilita ao rotor cicloidal alterar de um modo quase instantâneo a direção e a magnitude da força gerada. Devido a esta importante habilidade, o rotor cicloidal pode melhorar o comportamento de veículos aéreos para uma vasta gama de aplicações, nomeadamente a descolagem e aterragem vertical, o alcance do voo em estado pairado (hover), etc. Embora a abordagem baseada em CFD (Computational Fluid Dynamics) seja o meio adequado para analisar o comportamento do escoamento em torno das pás, os modelos analíticos são úteis para fornecer informações relevantes numa fase preliminar do projeto dos rotores cicloidais. No presente trabalho fez-se a proposta de um modelo analítico composto de uma subcomponente cinemática e de uma subcomponente dinânmica. O modelo visa estudar minuciosamente a operação física dos rotores cicloidais e fornecer aproximações para a força gerada e para a potência consumida pelo rotor cicloidal. Tendo em conta as limitações deste modelo analítico, o presente trabalho incluiu ainda a modelação numérica 2D e 3D que permitiu estudar com mais precisão o desempenho e as características do escoamento em rotores cicloidais. Através da modelação numérica, realizaram-se estudos sobre o desempenho dos rotores cicloidais. Também se averiguou a existência de vantagens concernentes à operação de rotores cicloidais em modo inverso, isto é, o caso em que o rotor cicloidal funciona como uma Turbina de Vento de Eixo Vertical. A força gerada por uma pá depende do escoamento em torno dela. E o escoamento em torno de uma pá pode ser alterado através do movimento da própria pá. No presente trabalho propôs-se a alteração do movimento das pás através da imposição de uma vibração harmónica, isto é, as pás do rotor vibram à medida que descrevem o caminho cicloidal convencional. Assim, com a finalidade de melhorar o desempenho do rotor cicloidal, estudaram-se vários casos em que o perfil alar vibra à medida que descreve o movimento de picada oscilante com resultados promissores.