Os recentes desenvolvimentos na tecnologia de sistema aeronáutico de geometria variável têm sido motivados principalmente pela necessidade de melhorar o desempenho de aeronaves. O conceito de Morphing Aircraft, por meio da variação da linha de arqueamento, representa uma alternativa para sistemas aeronáuticos mais eficientes. No entanto, para aeronaves de alto desempenho, projetos com estes novos conceitos podem gerar reações aeroelásticas adversas, o que representa uma questão importante e pode vir a limitar esses novos projetos. A compreensão adequada do comportamento aeroelástico devido à variação da linha de arqueamento, particularmente em regimes transônico, compreende uma questão importante. Este trabalho consiste num estudo preliminar das consequências aeroelásticas de um sistema aeronáutico de geometria variável. O objetivo desse trabalho é explorar as repostas aeroelásticas transônicas de um aerofólio com arqueamento variável no tempo. A metodologia para análise aeroelástica é baseada num modelo de seção típica. A integração no tempo do sistema aeroelástico é obtida pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem. A representação do escoamento transônico não estacionário foi computada por um código CFD em um contexto de malhas não estruturadas com uma formulação dada pelas equações de Euler-2D. Esses resultados preliminares podem fornecer aos projetistas informações importantes sobre as respostas aeroelásticas de um sistema aeronáutico com variação da linha de arqueamento, permitindo estabelecer um quadro adequado para futuras investigações de controle aeroelástico de sistema aeronáutico de geometria variável. / Recent developments on aircraft variable geometry technologies have been mainly motivated by the need for improving the flight performance. The morphing wing concept, by means of variable camber, represents an alternative towards more efficient lifting surfaces. However, for higher performance aircraft, this technology may lead to designs that create unsteady loads, which may result in adverse aeroelastic responses, which represents an important and limiting issue. Proper understanding of the aeroelastic behavior, particularly in transonic flight regimes, due to variations in camber comprises an important matter. This work is a primary study of aeroelastic consequences of an real-time adaptive aircraft. The objective of this work is to investigate prescribed variations to airfoil camberline and their influence to the aeroelastic response in transonic flight regime. The methodology is based on computational simulations of typical section with unsteady transonic aerodynamics solved with a Computational Fluid Dynamics (CFD) code. The time integration of the aeroelastic system is obtained by Runge-Kutta fourth order. The unsteady transonic flow was computed by a CFD code based on the 2D-Euler equations with unstructured mesh. Prescribed camber variation of a symmetrical airfoil is transferred to the CFD mesh, and aeroelastic responses and loading is assessed. These preliminary results may provide the designers valuable information on the interaction between changes in camber during airfoil aeroelastic reactions, allowing establishing an adequate framework for further aeroelastic control investigations of morphing wings.

A redução do ruído externo gerado por aeronaves operando nas proximidades de grandes centros urbanos é apontada como uma questão vital para a manutenção e expansão sustentável das atividades da aviação civil. Nas últimas décadas, reduções significativas no ruído gerado pelos sistemas de propulsão da aeronave tornaram relevantes as contribuições do trem de pouso e dos dispositivos de hiper-sustentação (flapes e eslates) para o ruído global da aeronave. A caracterização do espectro acústico de cada componente hiper-sustentador é necessária para o desenvolvimento de métodos preditivos de ruído e projetos aerodinâmicos que viabilizem a redução de ruído sem penalizações severas para o desempenho e a segurança da aeronave. Experimentos com modelos em escalas mostram que a contribuição de cada elemento hiper-sustentador para o ruído global é determinada pelo tamanho e modelo da aeronave. Tal fato dificulta a generalização dos resultados experimentais e determina a caracterização do espectro acústico de cada componente de um aerofólio em termos de sua geometria e configuração operacional. Este trabalho tem como objetivo principal a caracterização do ruído do eslate a partir de medições experimentais com um aerofólio hiper-sustentador McDonnell Douglas (30P30N), composto por flape, eslate e elemento principal. Os experimentos foram realizados em túnel de vento de seção fechada, e as medições acústicas contaram com o uso de uma antena composta por 62 microfones. Os dados acústicos foram processados com algoritmos de beam-forming convencional e deconvolução DAMAS (Deconvolution Approach for the Mapping of Acoustic Sources). A aplicação de técnicas de beam-forming permite representar uma distribuição espacial de fontes na forma de um mapa acústico e determinar o nível de ruído gerado por fontes que concorrem de forma independente para o ruído global. A base de dados experimentais permite o estudo do ruído do eslate sob diferentes configurações operacionais e geométricas do aerofólio. A análise do espectro acústico do eslate revela a ocorrência de ruído tonal em baixa e alta frequências, e ruído de banda larga em média frequência. Os mapas de beam-forming obtidos associam o ruído de banda larga com uma distribuição bidimensional de fontes ao longo da envergadura do eslate. O ruído do eslate aumenta com a velocidade de escoamento livre, enquanto que os picos tonais de baixa frequência e o ruído de banda larga decrescem com o aumento do ângulo de ataque do aerofólio de 2° para 10°. Os espectros de ruído do eslate colapsam quando reescalados pelo número de Mach do escoamento livre elevado a uma potência entre 4 e 5, e o ruído tonal colapsa em Strouhal dado pela corda do eslate e pela velocidade do escoamento base. Os resultados mostram que o ruído do eslate é fortemente dependente da geometria do aerofólio, particularmente para variações de overlap. Uma boa correspondência quantitativa foi obtida comparando-se espectros experimentais de ruído do eslate com espectros numéricos, obtidos a partir de um modelo com a mesma geometria e em condições de teste idênticas, o que indica a viabilidade do uso de túneis de vento de secção fechada para a realização de experimentos aeroacústicos. / The reduction in the noise produced by aircraft operating in the vicinity of large urban centers is an important issue for a sustainable growth in the civil aviation activities. Over the last decades, from a signicant reduction achieved in the noise generated by aircraft propulsion systems, the contribution of both landing gears and high-lift devices (flaps and slats) has become important to the aircraft overall noise. The identication of the noise signature of each high-lift component is required for the development of both noise prediction methods and new aerodynamic design concepts toward achieving a noise reduction without severe penalty over the aircraft performance and safety. Scaled model experiments have shown that the importance of each airframe component to the overall noise is determined by particularities in both aircraft geometry and size. Such noise model dependence hampers the generalization of experimental results from a reference testing model and leads to the necessity of assessing noise generation according to the testing model geometry and operational condition. This study focuses mainly on the characterization of slat noise from experimental measurements on a high-lift Mcdonnell Douglas (30P30N) airfoil, composed of a slat, a ap and a main element. Measurements were performed in a closed-section wind tunnel by a 62-microphone array and the acoustic data were processed with in-house codes based on conventional beam-forming and DAMAS (Deconvolution Approach for theMapping of Acoustic Sources) algorithms. Beam-forming techniques potentially enable the representation of a spatial source distribution as an acoustic map, from which the contribution of independent sources to the overall noise can be estimated. The experimental database enables the study of the slat noise from dierent airfoil operational conditions and geometrical settings. The slat noise spectral signature reveals the occurrence of tonal noise over both low- and high-frequency bands and also broadband noise over a mid-frequency range. Beam-forming maps indicate the slat broad-band noise originates from a source spatially distributed along the slat span. The slat noise increases in function of the ow speed, whereas low-frequency tonal peaks and the broadband noise decrease as the airfoil angle of attack increases from 2 to 10. The slat noise spectra scalle when the Mach number is raised to a power between 4 and 5, and the tonal noise collapses with Strouhal based on the slat chord and the ow speed. Results show the slat noise is strongly in uenced by the airfoil geometry, particularly for variations in the overlap. A good quantitative agreement was achieved through the comparison between the experimental and numerical slat noise spectra for the same model geometry and test conditions, which indicates the viability of performing aeroacoustic experiments in closed-section wind tunnels.

Submitted by MARCELO FRANCISCO MAESTÁ null (mfmaesta@gmail.com) on 2017-02-22T00:41:17Z No. of bitstreams: 1 Tese MArcelo Francisco Maesta.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) / Approved for entry into archive by LUIZA DE MENEZES ROMANETTO (luizamenezes@reitoria.unesp.br) on 2017-02-24T18:06:13Z (GMT) No. of bitstreams: 1 maestra_mf_dr_ilha.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-02-24T18:06:13Z (GMT). No. of bitstreams: 1 maestra_mf_dr_ilha.pdf: 11803249 bytes, checksum: c99c02808167e733ec292281a2b8c183 (MD5) Previous issue date: 2016-12-21 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior (CAPES) / A busca por aeronaves capazes de modificar sua geometria melhorando suas características aerodinâmicas incentivou diversos autores a sugerirem modelos de asas adaptativas. Tais modelos utilizam atuadores leves de modo a substituir os atuadores clássicos convencionais sem, no entanto, comprometer a e ciência de voo da aeronave. Dentre os materiais utilizados para isto se destacam as ligas de memória de forma (Ni-Ti), que são capazes de converter energia térmica em energia mecânica e, uma vez deformadas, podem retornar a sua condição original de forma através de seu aquecimento. Neste contexto, o presente trabalho objetiva controlar a posição angular de um aerofólio utilizando para isto um par de os de liga de memória de forma. No modelo de asa proposto, deseja-se estabelecer uma forma para o per l aerodinâmico a partir da determinação de um ângulo entre duas seções da asa. Este ângulo é atingido pelo efeito de memória de forma da liga através da passagem de uma corrente elétrica. A função da corrente elétrica é alterar a temperatura dos atuadores através do efeito Joule, modificando a forma da liga. Devido à presença de efeitos não-lineares, principalmente no modelo matemático da liga, propõe-se a aplicação de controladores não-lineares do tipo liga-desliga. / The search for aircraft capable of modifying its geometry improving its aerodynamic characteristics, encouraged several authors to suggest models of adaptive wings. These models use lightweight actuators to replace conventional classic actuators without, however, compromise aircraft flight efficiency. Shape Memory Alloys (SMA) can be used efficiently for this application. These materials are capable of converting thermal energy into mechanical energy and a deformed time, can return to its original condition so through its heating. The current work aims to control the angular position of an airfoil using a couple of alloy wires of shape memory. In the proposed wing model, it is desired to establish a way for the aerodynamic pro le of the determination of an angle between two sections of the wing. This angle is attained by the alloy shape memory effect by passing an electric current. The function of the electric current is to change the temperature of the actuators through the Joule effect, modifying the shape of the shape memory alloy. Due to the presence of non-linear effects, especially in the mathematical model of the alloy, it proposes the application of nonlinear controllers type on-of

Orientador: Vicente Lopes Junior / Resumo: A busca por aeronaves capazes de modificar sua geometria melhorando suas características aerodinâmicas incentivou diversos autores a sugerirem modelos de asas adaptativas. Tais modelos utilizam atuadores leves de modo a substituir os atuadores clássicos convencionais sem, no entanto, comprometer a e ciência de voo da aeronave. Dentre os materiais utilizados para isto se destacam as ligas de memória de forma (Ni-Ti), que são capazes de converter energia térmica em energia mecânica e, uma vez deformadas, podem retornar a sua condição original de forma através de seu aquecimento. Neste contexto, o presente trabalho objetiva controlar a posição angular de um aerofólio utilizando para isto um par de os de liga de memória de forma. No modelo de asa proposto, deseja-se estabelecer uma forma para o per l aerodinâmico a partir da determinação de um ângulo entre duas seções da asa. Este ângulo é atingido pelo efeito de memória de forma da liga através da passagem de uma corrente elétrica. A função da corrente elétrica é alterar a temperatura dos atuadores através do efeito Joule, modificando a forma da liga. Devido à presença de efeitos não-lineares, principalmente no modelo matemático da liga, propõe-se a aplicação de controladores não-lineares do tipo liga-desliga. / Doutor

Submitted by Franciele Moreira (francielemoreyra@gmail.com) on 2018-10-01T13:57:59Z No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Silva Faria - 2018.pdf: 4034833 bytes, checksum: 3e0011bf7d9acbf63ef8baf1b0409686 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Approved for entry into archive by Luciana Ferreira (lucgeral@gmail.com) on 2018-10-01T14:53:53Z (GMT) No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Silva Faria - 2018.pdf: 4034833 bytes, checksum: 3e0011bf7d9acbf63ef8baf1b0409686 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) / Made available in DSpace on 2018-10-01T14:53:53Z (GMT). No. of bitstreams: 2 Dissertação - Geovanne Silva Faria - 2018.pdf: 4034833 bytes, checksum: 3e0011bf7d9acbf63ef8baf1b0409686 (MD5) license_rdf: 0 bytes, checksum: d41d8cd98f00b204e9800998ecf8427e (MD5) Previous issue date: 2018-08-31 / The Brazilian energy matrix is highly focused on hydroelectric plants, that have been affected by lack of rain and long drought periods. It’s necessary to invest on alternative kinds of energy. The wind energy is an option, since Brazil presents winds with suitable velocity for energy generation, less than 5% of the Brazilian energy power grid is composed by wind turbines. The present work aims to contribute to the alternative energy generation industry, having as objective the study and analysis of flow condition over airfoils of vertical axis wind turbines. The simulation of flow over airfoils were performed using the Pseudo-Spectral Fourier method together with the Immersed Boundary method for discretization of the spatial domain, and the Runge-Kutta method of fourth order for discretization of the time domain. Both instantaneous and mean values were recorded for the lift (Cl) and drag coefficient (Cd), as well as the fields of vorticity, pressure and velocity for the flow over the airfoils with distinctive characteristics of form and angle of attack. It is concluded that with this first experiment, by refining the mesh, the values for Cl and Cd get close to the references. Posteriorly, it was imposed the movement of rotation of one vertical axis wind turbine, and simulated the flow over this turbine blades, when it was recorded both the instantaneous and mean values of the lift, drag and power coefficient, as well as the fields of vorticity, pressure and velocity for different values of velocities of turbine rotation for the airfoils NACA 0008 and NACA 4308. It was possible to conclude by analyzing the values of power coefficient (Cp), Cl and Cd obtained through simulation with the turbines that the airfoil NACA 0008 can be utilized for energy generation, since the airfoil NACA 4308 cannot be utilized in the adopted speed ranges. / A matriz energética Brasileira é altamente focada em usinas hidrelétricas, que vêm sendo afetadas pela falta de chuvas e longos períodos de estiagem. É necessário o investimento em fontes energéticas alternativas. Uma das opções é a energia eólica, pois o Brasil apresenta ventos com velocidades adequadas para geração de energia e, mesmo assim, menos de 5% da matriz energética brasileira é constituída de turbinas eólicas. O presente trabalho visa contribuir com a indústria de geração de energias alternativas tendo por objetivo o estudo e análise de escoamentos sobre aerofólios de turbinas eólicas verticais. As simulações de escoamentos sobre aerofólios foram realizadas com o método Pseudoespectral de Fourier em conjunto com o método da Fronteira Imersa para discretização do domínio espacial, e o método de Runge-Kutta de quarta ordem para discretização do domínio do tempo. Foram registrados os valores instantâneos e médios dos coeficientes de sustentação (Cl) e arrasto (Cd), bem como os campos de vorticidade, pressão e velocidades para escoamento sobre aerofólios com distintas características de forma e ângulos de ataque. Conclui-se com esse primeiro experimento, que ao se refinar a malha, os valores de Cl e Cd se aproximam das referências. Posteriormente, foi imposto o movimento de rotação de uma turbina eólica de eixo vertical, e simulado o escoamento sobre as pás dessa turbina, onde foram registrados os valores instantâneos e médios dos coeficientes de sustentação, arrasto e potência, bem como os campos de vorticidade, pressão e velocidades para diferentes valores de velocidade de rotação da turbina para os aerofólios NACA 0008 e NACA 4308. Foi possível concluir ao analisar os valores de coeficiente de potência (Cp), Cl e Cd, que o aerofólio NACA 0008 pode ser utilizado para geração de energia elétrica, já o aerofólio NACA 4308 não deve ser utilizado para a faixa de velocidades adotadas.

Dissertação(mestrado) - Universidade Federal do Rio Grande, Programa de Pós-Graduação em Engenharia Oceânica, Escola de Engenharia, 2010. / Submitted by Lilian M. Silva (lilianmadeirasilva@hotmail.com) on 2013-04-15T00:06:33Z No. of bitstreams: 1 baldez,a.l.pdf: 8426528 bytes, checksum: 47e41efbe0e6ba9d1074f9667287d13a (MD5) / Approved for entry into archive by Bruna Vieira(bruninha_vieira@ibest.com.br) on 2013-06-10T18:46:55Z (GMT) No. of bitstreams: 1 baldez,a.l.pdf: 8426528 bytes, checksum: 47e41efbe0e6ba9d1074f9667287d13a (MD5) / Made available in DSpace on 2013-06-10T18:46:55Z (GMT). No. of bitstreams: 1 baldez,a.l.pdf: 8426528 bytes, checksum: 47e41efbe0e6ba9d1074f9667287d13a (MD5) Previous issue date: 2010 / Este trabalho tem por objetivo o desenvolvimento, construção e testes preliminares de um penetrômetro de queda livre para a caracterização de solos marinhos. O aparelho tem por finalidade medir as características de resistência do solo oceânico, através da medição e analise da desaceleração imposta ao penetrômetro após o seu impacto com o fundo. Este tipo de equipamento evita os elevados custos envolvidos em outros tipos de ensaios e na obtenção de amostras do fundo em condições de elevado risco e dificuldades naturais impostas pelas condições locais do mar. O dispositivo tem o formato de um aerofólio Joukowski simétrico (formato de gota), que consiste de duas partes: a primeira onde fica o acelerômetro e o chumbo granulado e a segunda onde há um conector que liga o acelerômetro a um cabo de dados e daí a um computador portátil que realiza a aquisição de dados. O penetrômetro pode ser lançado de certa altura acima da superfície da água, entra na água e mobiliza resistência hidrodinâmica durante a queda livre. Após choca-se contra o fundo marinho mobilizando resistências ao cisalhamento do solo sendo desacelerado até o repouso. Para os testes de funcionamento do equipamento foi utilizada a marina do Rio Grande Yacht Club localizado na cidade de Rio Grande - RS. Nos testes foram obtidos sinais de desaceleração registrados pelo acelerômetro que foram integrados numericamente duas vezes, a primeira obtendo dados de velocidade e na segunda dados de deslocamento percorrido pelo penetrômetro. Os dados assim coletados permitiram uma estimativa do perfil de resistência ao cisalhamento do solo marinho ao longo do comprimento penetrado,observando que o penetrômetro adquiriu a velocidade terminal sendo mensurada em torno de 5,7 m/s e o deslocamento máximo registrado obtido na marina foi de 5 metros. / This study aims at developing, constructing and testing a free fall penetrometer for the characterization of marine soils. The objective of this device is to measure the strength characteristics of the marine soil, through the measurement and the analysis of the deceleration imposed by its impact on the bottom.This kind of equipment reduces high costs involved in other tests and in the collection ofsamples on the bottom under bad sea conditions regarding risks and natural obstacles. The device was shaped as a symmetric Joukowski airfoil (the shape of a drop) which consists of two parts: one of them holds the accelerometer and the granulated lead and the other one has a connector that links the accelerometer to a data cable, and then, to a portable computer which collects the data. The penetrometer can be launched from a certain height above the water surface, and then penetrates into the water and mobilizes hydrodynamic resistance during the free fall. When it hits the bottom of the sea, it mobilizes shear strength and decelerates until it rests. The tests with the equipment were carried out in the marina at the Rio Grande Yacht Club located in Rio Grande, RS, Brazil. The tests got deceleration signals which wererecorded by the accelerometer and were integrated twice numerically in order to collectdata on the velocity and on the displacement of the penetrometer. These data enabled the estimate of the shear strength profile of the marine soil along the length in which penetration occurred. The datashow that the velocity of the penetrometer reached about 5.7 m/s and thatthe maximum displacement recorded in the marina was 5 meters.

A redução do ruído externo gerado por aeronaves operando nas proximidades de grandes centros urbanos é apontada como uma questão vital para a manutenção e expansão sustentável das atividades da aviação civil. Nas últimas décadas, reduções significativas no ruído gerado pelos sistemas de propulsão da aeronave tornaram relevantes as contribuições do trem de pouso e dos dispositivos de hiper-sustentação (flapes e eslates) para o ruído global da aeronave. A caracterização do espectro acústico de cada componente hiper-sustentador é necessária para o desenvolvimento de métodos preditivos de ruído e projetos aerodinâmicos que viabilizem a redução de ruído sem penalizações severas para o desempenho e a segurança da aeronave. Experimentos com modelos em escalas mostram que a contribuição de cada elemento hiper-sustentador para o ruído global é determinada pelo tamanho e modelo da aeronave. Tal fato dificulta a generalização dos resultados experimentais e determina a caracterização do espectro acústico de cada componente de um aerofólio em termos de sua geometria e configuração operacional. Este trabalho tem como objetivo principal a caracterização do ruído do eslate a partir de medições experimentais com um aerofólio hiper-sustentador McDonnell Douglas (30P30N), composto por flape, eslate e elemento principal. Os experimentos foram realizados em túnel de vento de seção fechada, e as medições acústicas contaram com o uso de uma antena composta por 62 microfones. Os dados acústicos foram processados com algoritmos de beam-forming convencional e deconvolução DAMAS (Deconvolution Approach for the Mapping of Acoustic Sources). A aplicação de técnicas de beam-forming permite representar uma distribuição espacial de fontes na forma de um mapa acústico e determinar o nível de ruído gerado por fontes que concorrem de forma independente para o ruído global. A base de dados experimentais permite o estudo do ruído do eslate sob diferentes configurações operacionais e geométricas do aerofólio. A análise do espectro acústico do eslate revela a ocorrência de ruído tonal em baixa e alta frequências, e ruído de banda larga em média frequência. Os mapas de beam-forming obtidos associam o ruído de banda larga com uma distribuição bidimensional de fontes ao longo da envergadura do eslate. O ruído do eslate aumenta com a velocidade de escoamento livre, enquanto que os picos tonais de baixa frequência e o ruído de banda larga decrescem com o aumento do ângulo de ataque do aerofólio de 2° para 10°. Os espectros de ruído do eslate colapsam quando reescalados pelo número de Mach do escoamento livre elevado a uma potência entre 4 e 5, e o ruído tonal colapsa em Strouhal dado pela corda do eslate e pela velocidade do escoamento base. Os resultados mostram que o ruído do eslate é fortemente dependente da geometria do aerofólio, particularmente para variações de overlap. Uma boa correspondência quantitativa foi obtida comparando-se espectros experimentais de ruído do eslate com espectros numéricos, obtidos a partir de um modelo com a mesma geometria e em condições de teste idênticas, o que indica a viabilidade do uso de túneis de vento de secção fechada para a realização de experimentos aeroacústicos. / The reduction in the noise produced by aircraft operating in the vicinity of large urban centers is an important issue for a sustainable growth in the civil aviation activities. Over the last decades, from a signicant reduction achieved in the noise generated by aircraft propulsion systems, the contribution of both landing gears and high-lift devices (flaps and slats) has become important to the aircraft overall noise. The identication of the noise signature of each high-lift component is required for the development of both noise prediction methods and new aerodynamic design concepts toward achieving a noise reduction without severe penalty over the aircraft performance and safety. Scaled model experiments have shown that the importance of each airframe component to the overall noise is determined by particularities in both aircraft geometry and size. Such noise model dependence hampers the generalization of experimental results from a reference testing model and leads to the necessity of assessing noise generation according to the testing model geometry and operational condition. This study focuses mainly on the characterization of slat noise from experimental measurements on a high-lift Mcdonnell Douglas (30P30N) airfoil, composed of a slat, a ap and a main element. Measurements were performed in a closed-section wind tunnel by a 62-microphone array and the acoustic data were processed with in-house codes based on conventional beam-forming and DAMAS (Deconvolution Approach for theMapping of Acoustic Sources) algorithms. Beam-forming techniques potentially enable the representation of a spatial source distribution as an acoustic map, from which the contribution of independent sources to the overall noise can be estimated. The experimental database enables the study of the slat noise from dierent airfoil operational conditions and geometrical settings. The slat noise spectral signature reveals the occurrence of tonal noise over both low- and high-frequency bands and also broadband noise over a mid-frequency range. Beam-forming maps indicate the slat broad-band noise originates from a source spatially distributed along the slat span. The slat noise increases in function of the ow speed, whereas low-frequency tonal peaks and the broadband noise decrease as the airfoil angle of attack increases from 2 to 10. The slat noise spectra scalle when the Mach number is raised to a power between 4 and 5, and the tonal noise collapses with Strouhal based on the slat chord and the ow speed. Results show the slat noise is strongly in uenced by the airfoil geometry, particularly for variations in the overlap. A good quantitative agreement was achieved through the comparison between the experimental and numerical slat noise spectra for the same model geometry and test conditions, which indicates the viability of performing aeroacoustic experiments in closed-section wind tunnels.

Os recentes desenvolvimentos na tecnologia de sistema aeronáutico de geometria variável têm sido motivados principalmente pela necessidade de melhorar o desempenho de aeronaves. O conceito de Morphing Aircraft, por meio da variação da linha de arqueamento, representa uma alternativa para sistemas aeronáuticos mais eficientes. No entanto, para aeronaves de alto desempenho, projetos com estes novos conceitos podem gerar reações aeroelásticas adversas, o que representa uma questão importante e pode vir a limitar esses novos projetos. A compreensão adequada do comportamento aeroelástico devido à variação da linha de arqueamento, particularmente em regimes transônico, compreende uma questão importante. Este trabalho consiste num estudo preliminar das consequências aeroelásticas de um sistema aeronáutico de geometria variável. O objetivo desse trabalho é explorar as repostas aeroelásticas transônicas de um aerofólio com arqueamento variável no tempo. A metodologia para análise aeroelástica é baseada num modelo de seção típica. A integração no tempo do sistema aeroelástico é obtida pelo método de Runge-Kutta de quarta ordem. A representação do escoamento transônico não estacionário foi computada por um código CFD em um contexto de malhas não estruturadas com uma formulação dada pelas equações de Euler-2D. Esses resultados preliminares podem fornecer aos projetistas informações importantes sobre as respostas aeroelásticas de um sistema aeronáutico com variação da linha de arqueamento, permitindo estabelecer um quadro adequado para futuras investigações de controle aeroelástico de sistema aeronáutico de geometria variável. / Recent developments on aircraft variable geometry technologies have been mainly motivated by the need for improving the flight performance. The morphing wing concept, by means of variable camber, represents an alternative towards more efficient lifting surfaces. However, for higher performance aircraft, this technology may lead to designs that create unsteady loads, which may result in adverse aeroelastic responses, which represents an important and limiting issue. Proper understanding of the aeroelastic behavior, particularly in transonic flight regimes, due to variations in camber comprises an important matter. This work is a primary study of aeroelastic consequences of an real-time adaptive aircraft. The objective of this work is to investigate prescribed variations to airfoil camberline and their influence to the aeroelastic response in transonic flight regime. The methodology is based on computational simulations of typical section with unsteady transonic aerodynamics solved with a Computational Fluid Dynamics (CFD) code. The time integration of the aeroelastic system is obtained by Runge-Kutta fourth order. The unsteady transonic flow was computed by a CFD code based on the 2D-Euler equations with unstructured mesh. Prescribed camber variation of a symmetrical airfoil is transferred to the CFD mesh, and aeroelastic responses and loading is assessed. These preliminary results may provide the designers valuable information on the interaction between changes in camber during airfoil aeroelastic reactions, allowing establishing an adequate framework for further aeroelastic control investigations of morphing wings.

This report concerns the research, design, implementation and application of an airfoil trailing-edge noise prediction tool in the development of new, quieter airfoil for large-size wind turbine application. The tool is aimed at enabling comparative acoustic performance assessment of airfoils during the early development cycle of new blades and rotors for wind turbine applications. The ultimate goal is to enable the development of quieter wind turbines by the Wind Energy Industry. The task was accomplished by developing software that is simultaneously suitable for comparative design, computationally efficient and user-friendly. The tool was integrated into a state-of-the-art wind turbine design and analysis code that may be downloaded from the web, in compiled or source code form, under general public licensing, at no charge. During the development, an extensive review of the existing airfoil trailing-edge noise prediction models was accomplished, and the semi-empirical BPM model was selected and modified to cope with generic airfoil geometry. The intrinsic accuracy of the original noise prediction model was evaluated as well as its sensitivity to the turbulence length scale parameter, with restrictions imposed accordingly. The criterion allowed comparison of performance of both CFD-RANS and a hybrid solver (XFLR5) on the calculation of the turbulent boundary layer data, with the eventual adjustment and selection of the latter. After all the elements for assembling the method had been selected and the code specified, a collaboration project was made effective between Poli-USP and TU-Berlin, which allowed the seamless coupling of the new airfoil TE noise module, \"PNoise\", to the popular wind turbine design/analysis integrated environment, \"QBlade\". After implementation, the code calculation routines were thoroughly verified and then used in the development of a family of \"silent profiles\" with good relative acoustic and aerodynamic performance. The sample airfoil development study closed the initial design cycle of the new tool and illustrated its ability to fulfill the originally intended purpose of enabling the design of new, quieter blades and rotors for the advancement of the Wind Energy Industry with limited environmental footprint. / Este trabalho descreve a pesquisa de elementos iniciais, o projeto, a implantação e a aplicação de uma ferramenta de predição de ruído de bordo de fuga, no desenvolvimento de aerofólios mais silenciosos para turbinas eólicas de grande porte. O objetivo imediato da ferramenta é permitir a comparação de desempenho acústico relativo entre aerofólios no início do ciclo de projeto de novas pás e rotores de turbinas eólicas. O objetivo mais amplo é possibilitar o projeto de turbinas eólicas mais silenciosas, mas de desempenho aerodinâmico preservado, pela indústria da Energia Eólica. A consecução desses objetivos demandou o desenvolvimento de uma ferramenta que reunisse, simultaneamente, resolução comparativa, eficiência computacional e interface amigável, devido à natureza iterativa do projeto preliminar de um novo rotor. A ferramenta foi integrada a um ambiente avançado de projeto e análise de turbinas eólicas, de código aberto, que pode ser livremente baixado na Web. Durante a pesquisa foi realizada uma ampla revisão dos modelos existentes para predição de ruído de bordo de fuga, com a seleção do modelo semi-empírico BPM, que foi modificado para lidar com geometrias genéricas. A precisão intrínseca do modelo original foi avaliada, assim como sua sensibilidade ao parâmetro de escala de turbulência transversal, com restrições sendo impostas a esse parâmetro em decorrência da análise. Esse critério permitiu a comparação de resultados de cálculo provenientes de método CFD-RANS e de método híbrido (XFLR5) de solução da camada limite turbulenta, com a escolha do último. Após a seleção de todos os elementos do método e especificação do código, uma parceria foi estabelecida entre a Poli-USP e a TU-Berlin, que permitiu a adição de um novo módulo de ruído de bordo de fuga, denominado \"PNoise\", ao ambiente de projeto e análise integrado de turbinas eólicas \"QBlade\". Após a adição, as rotinas de cálculo foram criteriosamente verificadas e, em seguida, aplicadas ao desenvolvimento de aerofólios mais silenciosos, com bons resultados acústicos e aerodinâmicos relativos a uma geometria de referência. Esse desenvolvimento ilustrou a capacidade da ferramenta de cumprir a missão para a qual foi inicialmente projetada, qual seja, permitir à Indústria desenvolver pás mais silenciosas que irão colaborar com o avanço da energia eólica através da limitação do seu impacto ambiental.

This report concerns the research, design, implementation and application of an airfoil trailing-edge noise prediction tool in the development of new, quieter airfoil for large-size wind turbine application. The tool is aimed at enabling comparative acoustic performance assessment of airfoils during the early development cycle of new blades and rotors for wind turbine applications. The ultimate goal is to enable the development of quieter wind turbines by the Wind Energy Industry. The task was accomplished by developing software that is simultaneously suitable for comparative design, computationally efficient and user-friendly. The tool was integrated into a state-of-the-art wind turbine design and analysis code that may be downloaded from the web, in compiled or source code form, under general public licensing, at no charge. During the development, an extensive review of the existing airfoil trailing-edge noise prediction models was accomplished, and the semi-empirical BPM model was selected and modified to cope with generic airfoil geometry. The intrinsic accuracy of the original noise prediction model was evaluated as well as its sensitivity to the turbulence length scale parameter, with restrictions imposed accordingly. The criterion allowed comparison of performance of both CFD-RANS and a hybrid solver (XFLR5) on the calculation of the turbulent boundary layer data, with the eventual adjustment and selection of the latter. After all the elements for assembling the method had been selected and the code specified, a collaboration project was made effective between Poli-USP and TU-Berlin, which allowed the seamless coupling of the new airfoil TE noise module, \"PNoise\", to the popular wind turbine design/analysis integrated environment, \"QBlade\". After implementation, the code calculation routines were thoroughly verified and then used in the development of a family of \"silent profiles\" with good relative acoustic and aerodynamic performance. The sample airfoil development study closed the initial design cycle of the new tool and illustrated its ability to fulfill the originally intended purpose of enabling the design of new, quieter blades and rotors for the advancement of the Wind Energy Industry with limited environmental footprint. / Este trabalho descreve a pesquisa de elementos iniciais, o projeto, a implantação e a aplicação de uma ferramenta de predição de ruído de bordo de fuga, no desenvolvimento de aerofólios mais silenciosos para turbinas eólicas de grande porte. O objetivo imediato da ferramenta é permitir a comparação de desempenho acústico relativo entre aerofólios no início do ciclo de projeto de novas pás e rotores de turbinas eólicas. O objetivo mais amplo é possibilitar o projeto de turbinas eólicas mais silenciosas, mas de desempenho aerodinâmico preservado, pela indústria da Energia Eólica. A consecução desses objetivos demandou o desenvolvimento de uma ferramenta que reunisse, simultaneamente, resolução comparativa, eficiência computacional e interface amigável, devido à natureza iterativa do projeto preliminar de um novo rotor. A ferramenta foi integrada a um ambiente avançado de projeto e análise de turbinas eólicas, de código aberto, que pode ser livremente baixado na Web. Durante a pesquisa foi realizada uma ampla revisão dos modelos existentes para predição de ruído de bordo de fuga, com a seleção do modelo semi-empírico BPM, que foi modificado para lidar com geometrias genéricas. A precisão intrínseca do modelo original foi avaliada, assim como sua sensibilidade ao parâmetro de escala de turbulência transversal, com restrições sendo impostas a esse parâmetro em decorrência da análise. Esse critério permitiu a comparação de resultados de cálculo provenientes de método CFD-RANS e de método híbrido (XFLR5) de solução da camada limite turbulenta, com a escolha do último. Após a seleção de todos os elementos do método e especificação do código, uma parceria foi estabelecida entre a Poli-USP e a TU-Berlin, que permitiu a adição de um novo módulo de ruído de bordo de fuga, denominado \"PNoise\", ao ambiente de projeto e análise integrado de turbinas eólicas \"QBlade\". Após a adição, as rotinas de cálculo foram criteriosamente verificadas e, em seguida, aplicadas ao desenvolvimento de aerofólios mais silenciosos, com bons resultados acústicos e aerodinâmicos relativos a uma geometria de referência. Esse desenvolvimento ilustrou a capacidade da ferramenta de cumprir a missão para a qual foi inicialmente projetada, qual seja, permitir à Indústria desenvolver pás mais silenciosas que irão colaborar com o avanço da energia eólica através da limitação do seu impacto ambiental.