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Authors
Advisor(s)
Abstract(s)
Natural flight was always a source of inspiration to the human being, and with this,
humans learned from observing it, even trying to reproduce multiple times what they
saw. So new challenges emerged, and as new improvements with the evolution of
technology, biomimetic gained new applicability, and great interest among the
aeronautical scientific research community.
The main objective of the present dissertation is to evaluate experimentally the influence
of the shape, and structure in the wing, on their behavior and performance. To
accomplish that goal, eight wings were designed (with two different methods), and
afterward built, and tested at different airflow speeds (from 0 m/s up to 4 m/s) to
compare their results as a function of their frequency, amplitude, average power, and
their associated dimensionless parameters. After analyzing the results, it was seen that
the amplitude ranges were between 0,12 m and 0,27 m, frequency between 4 Hz and 15
Hz, average power between 0,7 W and 1,8 W, Strouhal and Reynolds numbers have lower
and upper limits of 0,15 to 2,2 and from 4,2×103 up to 2,8×104
, respectively. Also, it is
important to mention that the designed wings produced less power per flapping cycle
with the increase of the airflow velocity.
O voo natural sempre funcionou como uma fonte de inspiração para o ser humano, e com isto o ser humano aprendeu com a natureza e por várias vezes tentou reproduzir aquilo que observava. Assim novos desafios apareceram, tal como novas soluções com o desenvolvimento de novas tecnologias, sendo que a área da biomimética foi uma das áreas que ganhou espaço de aplicabilidade e interesse no seio da investigação na comunidade aeronáutica. O objetivo principal da presente dissertação é a avaliação experimental da influência da forma e estrutura da asa no seu desempenho e comportamento aerodinâmico. De modo a atingir tal objetivo, oito asas foram projetadas (recorrendo a dois métodos diferentes) e posteriormente construídas e testadas a diferentes velocidades de escoamento (0 m/s até 4 m/s) de modo a comparar os resultados com valores de frequência, amplitude, potência média e os seus associados parâmetros adimensionais correspondentes. Após analisar os resultados, foi observado que o intervalo de amplitude se encontrava entre os 0,12 m e 0,27 m, a frequência entre os 4 Hz e os 15 Hz, a potência média entre os 0,7 W e os 1,8 W, e os números de Strouhal e Reynolds com os seus limites inferiores e superiores de 0,15 a 2,2 e 4,2×103 a 2,8×104 , respetivamente. É de salientar que as asas projetadas consumiram menos potência por ciclo de batimento com o aumento da velocidade de escoamento, podendo indicar um aumento de desempenho propulsivo.
O voo natural sempre funcionou como uma fonte de inspiração para o ser humano, e com isto o ser humano aprendeu com a natureza e por várias vezes tentou reproduzir aquilo que observava. Assim novos desafios apareceram, tal como novas soluções com o desenvolvimento de novas tecnologias, sendo que a área da biomimética foi uma das áreas que ganhou espaço de aplicabilidade e interesse no seio da investigação na comunidade aeronáutica. O objetivo principal da presente dissertação é a avaliação experimental da influência da forma e estrutura da asa no seu desempenho e comportamento aerodinâmico. De modo a atingir tal objetivo, oito asas foram projetadas (recorrendo a dois métodos diferentes) e posteriormente construídas e testadas a diferentes velocidades de escoamento (0 m/s até 4 m/s) de modo a comparar os resultados com valores de frequência, amplitude, potência média e os seus associados parâmetros adimensionais correspondentes. Após analisar os resultados, foi observado que o intervalo de amplitude se encontrava entre os 0,12 m e 0,27 m, a frequência entre os 4 Hz e os 15 Hz, a potência média entre os 0,7 W e os 1,8 W, e os números de Strouhal e Reynolds com os seus limites inferiores e superiores de 0,15 a 2,2 e 4,2×103 a 2,8×104 , respetivamente. É de salientar que as asas projetadas consumiram menos potência por ciclo de batimento com o aumento da velocidade de escoamento, podendo indicar um aumento de desempenho propulsivo.
Description
Keywords
Biomimética Estrutura da Asa Forma da Asa Frequência Número de Strouhal