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UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
ENGENHARIA MECÂNICA (42002010165P8)
ESTUDO DO BIOMIMETISMO DA ASA DA TESOURINHA APLICADO AO PERFIL AERODINÂMICO NACA 4412
FELIPE RANIERE REIS FERREIRA
DISSERTAÇÃO
07/06/2024

A curiosidade humana sempre conduziu às evoluções tecnológicas, uma delas sendo a capacidade de voar usando conceitos aerodinâmicos dos pássaros. No início do século XX, os irmãos Wright alcançaram o primeiro voo de um avião motorizado e, algum tempo depois, Santos Dumont repetiu esse feito com o 14-Bis. Isso levou ao desenvolvimento de novas aeronaves com vários perfis e geometrias de asas, amplamente aplicadas na Primeira Guerra Mundial. Posteriormente, ocorreram novas evoluções no campo da aerodinâmica, principalmente na região das asas, inspiradas pela natureza, como, por exemplo, as aves. Através deste conceito, chamado biomimética, no presente trabalho, foi realizado um estudo no comportamento da asa do pássaro Tyranussavana, popularmente chamado tesourinha. Nesta análise, foi verificado que a sua rêmige (penas maiores do pássaro) têm um formato diferente das penas de outras aves. Esta característica motivou o desenvolvimento de uma asa com as mesmas características, cuja aplicação é destinada a aviões cargueiros, devido à capacidade de percorrer grandes distâncias com eficiência, similar à tesourinha. Para verificar o comportamento desta rêmige, foram desenvolvidas duas asas, utilizando o perfil NACA 4412, sendo uma empregando as características da tesourinha e a outra não. A partir dessas asas, uma análise comparativa foi realizada, de forma a obter uma melhor compreensão das mudanças geradas nos coeficientes aerodinâmicos e nos campos de velocidade e pressão. Ambas as asas foram modeladas na versão estudantil do Solidworks e simuladas no Ansys Fluent versão 19.2. As análises deste estudo envolveram ângulos de ataque que variam de 0° a 15° para ambas as asas. Após analisar as curvas geradas, verificou-se que a asa modificada exibiu coeficientes aerodinâmicos mais elevados na faixa de 5o a 15o. Esses resultados indicam que a aplicação dos princípios biomiméticos nesta asa resulta em benefícios comparativos em relação a uma asa não modificada.

Biomimética;CFD;NACA4412;Aerodinâmica
Human curiosity has always led to technological developments, one of them being the ability to fly using the aerodynamic concepts of birds. At the beginning of the 20th century, the Wright brothers achieved the first powered airplane flight, and sometime later Santos Dumont repeated this feat with the 14-Bis. This led to the development of new aircraft with various wing profiles and geometries, which were widely applied in the First World War. Subsequently, there were new developments in the field of aerodynamics, especially in the area of wings, inspired by nature, such as birds. Using this concept, called biomimetics, this study looked at the behavior of the wing of the Tyranussavana bird, popularly known as the Fork-tailed Flycather. In this analysis, it was found that its rêmige (the bird's largest feathers) has a different shape to the feathers of other birds. This feature prompted the development of a biomimetic of this wing feather, with an application for cargo planes, due to its ability to travel long distances efficiently, like the scissorbill. To check the behavior of this feather, a wing was developed with biomimicry (imitating the Fork-tailed flycather feather) and another without biomimicry, using a NACA 4412 profile. Using these wings, a comparative analysis was carried out to gain a better understanding of the aerodynamic phenomena of lift, drag, pressure and speed. Both wings were modeled in the student version of Solidworks and simulated in Ansys Fluent version 19.2. The analyses in this study involved angles of attack from 0° to 15° for both wings, with the biomimetic wing showing aerodynamic advantages from 5° to 15°. This result shows the effectiveness of biomimicry applied to aviation.
Biomimetics;CFD;NACA4412;Aerodynamic
1
124
PORTUGUES
UNIVERSIDADE FEDERAL DE SANTA MARIA
O trabalho não possui divulgação autorizada

Contexto

FENÔMENOS DE TRANSPORTE E ENERGIA
DESENVOLVIMENTO E ANÁLISE DE SISTEMAS PARA CONVERSÃO DE ENERGIAS RENOVÁVEIS
Análise da inserção da biomimética em perfis aerodinâmicos

Banca Examinadora

GIULIANO DEMARCO
DOCENTE - PERMANENTE
Sim
Nome Categoria
GIULIANO DEMARCO Docente - PERMANENTE
ADRIAN ROBERTO WITTWER Participante Externo
CARLOS EDUARDO DE SOUZA Participante Externo
CARLOS EDUARDO GUEX FALCAO Docente - PERMANENTE

Financiadores

Financiador - Programa Fomento Número de Meses
FUND COORD DE APERFEICOAMENTO DE PESSOAL DE NIVEL SUP - Programa de Demanda Social 12

Vínculo

CLT
Empresa Privada
Outros
Sim
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