The main sources of airframe noise in commercial aircrafts are the landing gear and the highlift devices. Among the high-lift devices, the slat deserves special attention since it represents a distributed source along the wing span. During approach and landing the noise generated by the slat can be comparable to the engine generated noise. For the design of quieter high-lift systems, it is important to understand the physics responsible for the slat noise generation. The objective of the work described in this thesis is to correlate the dynamics of large scale turbulent structures at different airfoil configurations with the characteristics of the noise generated by these structures. Four different configurations were investigated, ranging two airfoil angles of attack and three slat positions relative to the main element. The unsteady flow data was provided by a Lattice-Boltzmann based computational code. The Proper Orthogonal Decomposition technique was used for the objective identification of large scale structures in the slat region. Two different metrics were considered for the eduction of the coherent structures: one based on the Turbulent Kinetic Energy of the structures; and one based on their correlation to the noise emitted by the slat. The results of the transient simulations showed good agreement with wind tunnel measurements, providing confidence on the relevance of the analysis. The noise spectra of three of the cases simulated were dominated by a series of narrowband peaks at low frequency, while the spectrum of the remaining case was broadband in nature. Analysis of the averaged flow showed a large variation of the size and shape of the recirculating zone inside the slat cove and on the reattachment position of the mixing layer, between the simulated cases. The results indicated that, as the reattachment point approximates the region of the gap between the slat and the main element, the noise emission power increases. The large scale structures most correlated to the noise were typically two-dimensional and their shape suggests they resulted from the growth of disturbances in the mixing layer due to the inflectional instability. The dynamics of the noise correlated structures at the frequencies of the peaks was consistent with the existence of an acoustic feedback mechanism acting inside the slat cove. Based on the observation of the educed structures a model to predict the frequencies of peaks was proposed, showing good agreement with the frequencies computed from the unsteady flow data. / As principais fontes de ruído não propulsivo em aeronaves comerciais são os trens-de-pouso e os dispositivos híper-sustentadores. Entre os dispositivos híper-sustentadores, o eslate se destaca por constituir uma fonte distribuída ao longo da envergadura da asa. Durante a fase de aproximação e aterrissagem, o eslate pode gerar ruído com níveis comparáveis ao gerado pelos motores. Para viabilizar projetos de aerofólios com eslates menos ruidosos, é importante compreender os fenômenos fluidodinâmicos responsáveis pela geração desse ruído. O trabalho descrito neste texto tem por objetivo verificar se existe correlação entre o comportamento de grandes estruturas turbulentas em diferentes configurações do aerofólio com as características do ruído aeroacústico gerado por elas. O escoamento em quatro configurações diferentes foi estudado, abrangendo dois ângulos de ataque e três posições do eslate em relação ao elemento principal. Os dados do escoamento para análise foram gerados através de simulações numéricas não estacionárias utilizando um código comercial baseado no Método Lattice-Boltzmann. O método da Decomposição Ortogonal Apropriada foi utilizado para a identificação das estruturas de grande escala baseada em critérios objetivos. Duas métricas distintas foram utilizadas, uma baseada na energia cinética turbulenta e outra baseada na correlação com as ondas acústicas geradas a partir do eslate. Os resultados das simulações transientes apresentaram boa concordância com resultados experimentais. O espectro de ruído de três casos simulados são dominados por picos de baixa frequência, enquanto o espectro do quarto caso é tipicamente de banda larga. A análise do escoamento indica uma tendência de aumento do ruído à medida que o recolamento se aproxima do bordo de fuga do eslate. As estruturas mais correlacionadas com o ruído são tipicamente bi-dimensionais e seu formato indica que são resultado do crescimento de perturbações na camada de mistura devido à instabilidade inflexional. A dinâmica das estruturas correlecionadas com o ruído na frequência dos picos é consistentes com a existência de uma retro-alimentação das perturbações da camada de mistura por ondas acústica na cova do eslate. Um modelo para previsão das frequências dos picos foi proposto a partir da observação das estruturas identificadas pela Decomposição Ortogonal Apropriada, mostrando boa concordância com as frequências observadas nos espectros calculados com base nos dados transientes das simulações.

O propósito principal deste trabalho é investigar experimentalmente os efeitos aerodinâmicos de um gerador de vórtice tipo serrilhado colocado no bordo de fuga do elemento principal para aumentar a turbulência na camada limite da superfície superior do flape. Esse gerador de vórtice serrilhado consiste em triângulos no bordo de fuga do elemento principal da asa utilizado para promover uma mistura entre o escoamento de alta pressão da superfície inferior, com o escoamento na superfície superior. Essa mistura pode reduzir a separação no bordo de fuga da asa e também injetar vorticidade na camada limite do flape, atrasando a ocorrência da separação. Conseqüentemente, um aumento da sustentação pode ser produzido para um menor arrasto de pressão. Foram feitas extensivas análises experimentais no túnel de vento com diversas configurações para o ângulo de ataque no modelo e foram usadas duas configurações geométricas para o gerador de vórtice serrilhado. Medidas de forças e tomadas de pressão foram feitas para uma asa bidimensional com um único flape. Foi utilizada também anemometria a fio quente para um mapeamento da camada limite confluente. Uma visualização do escoamento usando a técnica de sublimação foi realizada na asa-flape. Os resultados mostram que os vórtices criados e injetados na camada limite do flape atrasam a separação consideravelmente e que esses efeitos são dependentes da geometria do gerador serrilhado. / The main purpose of this work was the experimental investigation of the effect of a saw-tooth trailing edge of a wing main element on the aerodynamics characteristics of a single flap. The saw-tooth trailing edge consists of triangles on the trailing edge of the main element of the wing in order to promote mixing between the higher-pressure flow from the lower surface with the flow on the upper surface. This mixing may reduce wing trailing edge separation and also inject vorticity into flap boundary layer, thus delaying separation. Therefore, more lift may be produced for less pressure drag. Extensive wind tunnel experiments were made for a series of saw-tooth trailing edge geometries. Forces and chordwise pressure measurements were performed for a two-dimensional wing with a single flap, as well as hot wire anemometry mapping of the confluent boundary layer. Flow visualization in the wing-flap gap was performed using a sublimation technique. Results show that the vorticity injected into the flap boundary layer by the saw-tooth trailing edge can delay flap separation substantially and that the effect is dependent on saw-tooth geometry.

The main sources of airframe noise in commercial aircrafts are the landing gear and the highlift devices. Among the high-lift devices, the slat deserves special attention since it represents a distributed source along the wing span. During approach and landing the noise generated by the slat can be comparable to the engine generated noise. For the design of quieter high-lift systems, it is important to understand the physics responsible for the slat noise generation. The objective of the work described in this thesis is to correlate the dynamics of large scale turbulent structures at different airfoil configurations with the characteristics of the noise generated by these structures. Four different configurations were investigated, ranging two airfoil angles of attack and three slat positions relative to the main element. The unsteady flow data was provided by a Lattice-Boltzmann based computational code. The Proper Orthogonal Decomposition technique was used for the objective identification of large scale structures in the slat region. Two different metrics were considered for the eduction of the coherent structures: one based on the Turbulent Kinetic Energy of the structures; and one based on their correlation to the noise emitted by the slat. The results of the transient simulations showed good agreement with wind tunnel measurements, providing confidence on the relevance of the analysis. The noise spectra of three of the cases simulated were dominated by a series of narrowband peaks at low frequency, while the spectrum of the remaining case was broadband in nature. Analysis of the averaged flow showed a large variation of the size and shape of the recirculating zone inside the slat cove and on the reattachment position of the mixing layer, between the simulated cases. The results indicated that, as the reattachment point approximates the region of the gap between the slat and the main element, the noise emission power increases. The large scale structures most correlated to the noise were typically two-dimensional and their shape suggests they resulted from the growth of disturbances in the mixing layer due to the inflectional instability. The dynamics of the noise correlated structures at the frequencies of the peaks was consistent with the existence of an acoustic feedback mechanism acting inside the slat cove. Based on the observation of the educed structures a model to predict the frequencies of peaks was proposed, showing good agreement with the frequencies computed from the unsteady flow data. / As principais fontes de ruído não propulsivo em aeronaves comerciais são os trens-de-pouso e os dispositivos híper-sustentadores. Entre os dispositivos híper-sustentadores, o eslate se destaca por constituir uma fonte distribuída ao longo da envergadura da asa. Durante a fase de aproximação e aterrissagem, o eslate pode gerar ruído com níveis comparáveis ao gerado pelos motores. Para viabilizar projetos de aerofólios com eslates menos ruidosos, é importante compreender os fenômenos fluidodinâmicos responsáveis pela geração desse ruído. O trabalho descrito neste texto tem por objetivo verificar se existe correlação entre o comportamento de grandes estruturas turbulentas em diferentes configurações do aerofólio com as características do ruído aeroacústico gerado por elas. O escoamento em quatro configurações diferentes foi estudado, abrangendo dois ângulos de ataque e três posições do eslate em relação ao elemento principal. Os dados do escoamento para análise foram gerados através de simulações numéricas não estacionárias utilizando um código comercial baseado no Método Lattice-Boltzmann. O método da Decomposição Ortogonal Apropriada foi utilizado para a identificação das estruturas de grande escala baseada em critérios objetivos. Duas métricas distintas foram utilizadas, uma baseada na energia cinética turbulenta e outra baseada na correlação com as ondas acústicas geradas a partir do eslate. Os resultados das simulações transientes apresentaram boa concordância com resultados experimentais. O espectro de ruído de três casos simulados são dominados por picos de baixa frequência, enquanto o espectro do quarto caso é tipicamente de banda larga. A análise do escoamento indica uma tendência de aumento do ruído à medida que o recolamento se aproxima do bordo de fuga do eslate. As estruturas mais correlacionadas com o ruído são tipicamente bi-dimensionais e seu formato indica que são resultado do crescimento de perturbações na camada de mistura devido à instabilidade inflexional. A dinâmica das estruturas correlecionadas com o ruído na frequência dos picos é consistentes com a existência de uma retro-alimentação das perturbações da camada de mistura por ondas acústica na cova do eslate. Um modelo para previsão das frequências dos picos foi proposto a partir da observação das estruturas identificadas pela Decomposição Ortogonal Apropriada, mostrando boa concordância com as frequências observadas nos espectros calculados com base nos dados transientes das simulações.

Due to the significant effects on the performance and competitiveness of aircraft, high lift devices are of extreme importance in aircraft design. The flow physics of high lift devices is so complex, that traditional one pass and multi-pass design approaches can’t reach the most optimised concept and multi-objective design optimisation (MDO) methods are increasingly explored in relation to this design task. The accuracy of the optimisation, however, depends on the accuracy of the underlying Computational Fluid Dynamics (CFD) solver. The complexity of the flow around high-lift configuration, namely transition and separation effects leads to a substantial uncertainty associated with CFD results. Particularly, the uncertainty related to the turbulence modelling aspect of the CFD becomes important. Furthermore, employing full viscous flow solvers within MDO puts severe limitations on the density of computational meshes in order to achieve a computationally feasible solution, thereby adding to the uncertainty of the outcome. This thesis explores the effect of uncertainties in CFD modelling when detailed aerodynamic analysis is required in computational design of aircraft configurations. For the purposes of this work, we select the benchmark NLR7301 multi-element airfoil (main wing and flap). This flow around this airfoil features all challenges typical for the high-lift configurations, while at the same time there is a wealth of experimental and computational data available in the literature for this case. A benchmark shape bi-objective optimization problem is formed, by trying to reveal the trade-off between lift and drag coefficients at near stall conditions. Following a detailed validation and grid convergence study, three widely used turbulence models are applied within Reynolds-Averaged Navier-Stokes (RANS) approach. K- Realizable, K- SST and Spalart-Allmaras. The results show that different turbulent models behave differently in the optimisation environment, and yield substantially different optimised shapes, while maintaining the overall optimisation trends (e.g. tendency to maximise camber for the increased lift). The differences between the models however exhibit systemic trends irrespective of the criteria for the selection of the target configuration in the Pareto front. A-posteriori error analysis is also conducted for a wide range of configurations of interest resulting from the optimisation process. Whereas Spalart-Allmaras exhibits best accuracy for the datum airfoil, the overall arrangement of the results obtained with different models in the (Lift, Drag) plane is consistent for all optimisation scenarios leading to increased confidence in the MDO/RANS CFD coupling.

This thesis will describe the works had been done by the author in the Flying Crane aircraft group design project and the new design of a novel swing arm mechanism which can be applied in the trailing edge high lift devices for this aircraft concept. Flying Crane aircraft is a new generation commercial airliner concept as the result of group design project conducted by China Aviation Industry Corporation I (AVIC I) and Cranfield University. At the end of the group design project, parameters such as take-off and landing distance, trailing edge flap type and deflection in take-off and landing configuration of the Flying Crane concept have been determined. These parameters are design input of the novel trailing edge high lift device mechanism for this aircraft concept. The idea of this innovative mechanism comes from the research achievement of a previous MSc student, Thomas Baxter, which applied swing arm mechanism into a passenger aircraft's leading edge slat. This thesis applied this idea to trailing edge flap and modeled the mechanism on CATIA software to yield a kinematic simulation for the purpose of check motion trail and force transfer in this mechanism. Relevant works such as actuation, mass and stress analysis are also involved. As the result of this research project, it was found that swing arm mechanism trends to require relatively small fairings for supports and attachments due to its high stowed space utilizing efficiency. Initial mass estimation carried out in this thesis also indicates that the new design takes advantage in terms of weight comparing with traditional trailing edge flap mechanisms. Thus. swing arm mechanism is supposed to show great competitive potential for commercial airliner's trailing edge flaps after further analysis has been done in the detail design phase.

O propósito principal deste trabalho é investigar experimentalmente os efeitos aerodinâmicos de um gerador de vórtice tipo serrilhado colocado no bordo de fuga do elemento principal para aumentar a turbulência na camada limite da superfície superior do flape. Esse gerador de vórtice serrilhado consiste em triângulos no bordo de fuga do elemento principal da asa utilizado para promover uma mistura entre o escoamento de alta pressão da superfície inferior, com o escoamento na superfície superior. Essa mistura pode reduzir a separação no bordo de fuga da asa e também injetar vorticidade na camada limite do flape, atrasando a ocorrência da separação. Conseqüentemente, um aumento da sustentação pode ser produzido para um menor arrasto de pressão. Foram feitas extensivas análises experimentais no túnel de vento com diversas configurações para o ângulo de ataque no modelo e foram usadas duas configurações geométricas para o gerador de vórtice serrilhado. Medidas de forças e tomadas de pressão foram feitas para uma asa bidimensional com um único flape. Foi utilizada também anemometria a fio quente para um mapeamento da camada limite confluente. Uma visualização do escoamento usando a técnica de sublimação foi realizada na asa-flape. Os resultados mostram que os vórtices criados e injetados na camada limite do flape atrasam a separação consideravelmente e que esses efeitos são dependentes da geometria do gerador serrilhado. / The main purpose of this work was the experimental investigation of the effect of a saw-tooth trailing edge of a wing main element on the aerodynamics characteristics of a single flap. The saw-tooth trailing edge consists of triangles on the trailing edge of the main element of the wing in order to promote mixing between the higher-pressure flow from the lower surface with the flow on the upper surface. This mixing may reduce wing trailing edge separation and also inject vorticity into flap boundary layer, thus delaying separation. Therefore, more lift may be produced for less pressure drag. Extensive wind tunnel experiments were made for a series of saw-tooth trailing edge geometries. Forces and chordwise pressure measurements were performed for a two-dimensional wing with a single flap, as well as hot wire anemometry mapping of the confluent boundary layer. Flow visualization in the wing-flap gap was performed using a sublimation technique. Results show that the vorticity injected into the flap boundary layer by the saw-tooth trailing edge can delay flap separation substantially and that the effect is dependent on saw-tooth geometry.

O presente trabalho refere-se a um estudo aeroacústico experimental visando caracterizar o ruído de eslate sob a presença de excrescências instaladas no interior de sua cova, e em ângulos de ataque extremos (entre -4 e 18 [º]). O eslate é um dispositivo hipersustentador posicionado no bordo de ataque do perfil aerodinâmico que objetiva a operação da aeronave em voo com uma menor velocidade. Desta maneira, é proporcionado um maior ângulo de estol e consequente maior sustentação, permitindo que os procedimentos de pouso e decolagem sejam mais seguros e que uma pista menor para ambas as operações possa ser utilizada, por exemplo. Este estudo contempla um modelo de perfil MDA 30P30N, com as excrescências no formato de selos de seção transversal bidimensional, circular e quadrada, presentes em diferentes posições na cova do eslate e ao longo de toda a sua envergadura. Foram compreendidos diferentes ângulos de ataque do modelo e velocidades de escoamento livre. O trabalho experimental utilizou-se de um túnel de vento de seção de testes e circuito fechados da USP-EESC, o modelo MDA 30P30N pré-existente na universidade e equipamentos de medições acústicas (microfones, sistemas de aquisição de dados e etc.), e de pressão (escâneres, manômetros, etc.). O pós-processamento dos dados aeroacústicos adquiridos nos ensaios realizados é uma etapa que objetiva a caracterização do ruído a partir de espectros de frequência e mapas acústicos, para localização e determinação da intensidade das fontes sonoras. Este processo é efetivado com códigos de beamforming implementados pelo grupo de pesquisa contendo o método de deconvolução DAMAS. A técnica de beamforming é um método para localização e estimativa da amplitude de fontes de ruído utilizando medidas realizadas a partir de uma antena de microfones, baseando-se em um modelo matemático que descreve a propagação de ondas acústicas em um meio com propriedades físicas bem definidas. Estes modelos são simplificados em relação à complexidade dos fenômenos de geração e propagação do som. O cálculo basicamente resolve a contribuição relativa das fontes provindas de diferentes direções no campo sonoro de interesse. O método DAMAS almeja compensar a influência das características da antena de microfones empregada para aquisição dos dados do resultado proveniente do cálculo efetuado com a técnica de beamforming convencional, resolvendo um problema de deconvolução. Os espectros de ruído obtidos neste trabalho apresentam o ruído de eslate bem definido em três componentes principais, que são os múltiplos picos tonais de baixa frequência, banda larga e pico tonal de alta frequência. Para a configuração de referência, sem a presença de selos na cova do eslate, verifica-se que ângulos de ataque extremos, muito baixos ou muito altos, apresentam o espectro de frequências quase que inteiramente como de banda larga e de intensidade muito próxima ao ruído de fundo do túnel. Também há um ângulo de ataque em que a emissão sonora é máxima. Quando há a presença de um selo na cova do eslate, existe um grande impacto em seu espectro acústico. Dependo da posição em que o selo se encontra, este pode atenuar ou intensificar os múltiplos picos tonais de baixa frequência, trocar o pico dominante, suprimir a componente de múltiplos picos, modificar o comportamento da componente da banda larga e ainda amplificar ou reduzir o ruído global do eslate. / The present work refers to an experimental aeroacoustic study aiming to characterize slat noise over the presence of excrescences installed at the interior of its cove, and at very high and very low angles of attack (between -4 e 18 [º]). A slat is a high-lift device located at the leading edge of an airfoil which target to maintain the aircraft in flight at a lower speed by providing a greater stall angle and consequently greater lift coefficient, allowing safer landing and take-off procedures. Therefore, a smaller airport runaway for both operations may be used. This study includes a model of a MDA 30P30N airfoil, with a seal excrescence of two-dimensional cross-section shape, circular or square, positioned at different locations at slat cove throughout the extent of its span. Different models angles of attack and some free-stream velocities were tested. The experimental work employed a closed-section wind tunnel situated at USP-EESC, a preexisting MDA 30P30N model, and acoustic measurement equipments (microphones, data acquisition systems, etc.), and pressure measurement equipments (scanners, pressure gauges, etc.). The data post-processing of aeroacoustics experiments intend to characterize the slat noise due to frequency spectrums and acoustic maps to locate and evaluate the intensity of the noise sources. This process is made with beamforming in-house codes, implemented by the research group, containing a deconvolution method named DAMAS. Beamforming technique is a method to localize and assess noise sources amplitude using measurements from an antenna of microphones, based on a mathematical model that describes the propagation of acoustic waves in a medium with well defined physical properties. Such models are simplified compared to the complexity of the phenomena of generation and propagation of sound. The calculation basically resolves the relative contribution of sources emanating from different directions at the sound field of interest. DAMAS method aim to extract the characteristics of the microphones antenna employed to acquire data, from the result of the calculation performed with conventional beamforming algorithm, solving a deconvolution problem. The noise spectrum obtained at this work shows that the slat noise can be well defined in three main components, which are the multiple tonal peaks of low frequency, broadband and high-frequency tonal peak. For the baseline configuration, without seals at slat cove, it is possible to notice that for extreme angles of attack, very low or very high, the noise spectrum is almost entire of broadband type. Its noise intensity is very near to the background wind tunnel noise. There is an angle of attack which has a maximum sound emission. A seal at MDA 30P30N slat cove has a huge impact on slat noise spectrum. Depending on the seal position, it can mitigate or enhance the multiple low-frequency tonal peaks, change the dominant peak, suppress multiple tonal peaks, modify the behavior of the broadband component and reduce or amplify the overall slat noise.

O presente trabalho refere-se a um estudo aeroacústico experimental visando caracterizar o ruído de eslate sob a presença de excrescências instaladas no interior de sua cova, e em ângulos de ataque extremos (entre -4 e 18 [º]). O eslate é um dispositivo hipersustentador posicionado no bordo de ataque do perfil aerodinâmico que objetiva a operação da aeronave em voo com uma menor velocidade. Desta maneira, é proporcionado um maior ângulo de estol e consequente maior sustentação, permitindo que os procedimentos de pouso e decolagem sejam mais seguros e que uma pista menor para ambas as operações possa ser utilizada, por exemplo. Este estudo contempla um modelo de perfil MDA 30P30N, com as excrescências no formato de selos de seção transversal bidimensional, circular e quadrada, presentes em diferentes posições na cova do eslate e ao longo de toda a sua envergadura. Foram compreendidos diferentes ângulos de ataque do modelo e velocidades de escoamento livre. O trabalho experimental utilizou-se de um túnel de vento de seção de testes e circuito fechados da USP-EESC, o modelo MDA 30P30N pré-existente na universidade e equipamentos de medições acústicas (microfones, sistemas de aquisição de dados e etc.), e de pressão (escâneres, manômetros, etc.). O pós-processamento dos dados aeroacústicos adquiridos nos ensaios realizados é uma etapa que objetiva a caracterização do ruído a partir de espectros de frequência e mapas acústicos, para localização e determinação da intensidade das fontes sonoras. Este processo é efetivado com códigos de beamforming implementados pelo grupo de pesquisa contendo o método de deconvolução DAMAS. A técnica de beamforming é um método para localização e estimativa da amplitude de fontes de ruído utilizando medidas realizadas a partir de uma antena de microfones, baseando-se em um modelo matemático que descreve a propagação de ondas acústicas em um meio com propriedades físicas bem definidas. Estes modelos são simplificados em relação à complexidade dos fenômenos de geração e propagação do som. O cálculo basicamente resolve a contribuição relativa das fontes provindas de diferentes direções no campo sonoro de interesse. O método DAMAS almeja compensar a influência das características da antena de microfones empregada para aquisição dos dados do resultado proveniente do cálculo efetuado com a técnica de beamforming convencional, resolvendo um problema de deconvolução. Os espectros de ruído obtidos neste trabalho apresentam o ruído de eslate bem definido em três componentes principais, que são os múltiplos picos tonais de baixa frequência, banda larga e pico tonal de alta frequência. Para a configuração de referência, sem a presença de selos na cova do eslate, verifica-se que ângulos de ataque extremos, muito baixos ou muito altos, apresentam o espectro de frequências quase que inteiramente como de banda larga e de intensidade muito próxima ao ruído de fundo do túnel. Também há um ângulo de ataque em que a emissão sonora é máxima. Quando há a presença de um selo na cova do eslate, existe um grande impacto em seu espectro acústico. Dependo da posição em que o selo se encontra, este pode atenuar ou intensificar os múltiplos picos tonais de baixa frequência, trocar o pico dominante, suprimir a componente de múltiplos picos, modificar o comportamento da componente da banda larga e ainda amplificar ou reduzir o ruído global do eslate. / The present work refers to an experimental aeroacoustic study aiming to characterize slat noise over the presence of excrescences installed at the interior of its cove, and at very high and very low angles of attack (between -4 e 18 [º]). A slat is a high-lift device located at the leading edge of an airfoil which target to maintain the aircraft in flight at a lower speed by providing a greater stall angle and consequently greater lift coefficient, allowing safer landing and take-off procedures. Therefore, a smaller airport runaway for both operations may be used. This study includes a model of a MDA 30P30N airfoil, with a seal excrescence of two-dimensional cross-section shape, circular or square, positioned at different locations at slat cove throughout the extent of its span. Different models angles of attack and some free-stream velocities were tested. The experimental work employed a closed-section wind tunnel situated at USP-EESC, a preexisting MDA 30P30N model, and acoustic measurement equipments (microphones, data acquisition systems, etc.), and pressure measurement equipments (scanners, pressure gauges, etc.). The data post-processing of aeroacoustics experiments intend to characterize the slat noise due to frequency spectrums and acoustic maps to locate and evaluate the intensity of the noise sources. This process is made with beamforming in-house codes, implemented by the research group, containing a deconvolution method named DAMAS. Beamforming technique is a method to localize and assess noise sources amplitude using measurements from an antenna of microphones, based on a mathematical model that describes the propagation of acoustic waves in a medium with well defined physical properties. Such models are simplified compared to the complexity of the phenomena of generation and propagation of sound. The calculation basically resolves the relative contribution of sources emanating from different directions at the sound field of interest. DAMAS method aim to extract the characteristics of the microphones antenna employed to acquire data, from the result of the calculation performed with conventional beamforming algorithm, solving a deconvolution problem. The noise spectrum obtained at this work shows that the slat noise can be well defined in three main components, which are the multiple tonal peaks of low frequency, broadband and high-frequency tonal peak. For the baseline configuration, without seals at slat cove, it is possible to notice that for extreme angles of attack, very low or very high, the noise spectrum is almost entire of broadband type. Its noise intensity is very near to the background wind tunnel noise. There is an angle of attack which has a maximum sound emission. A seal at MDA 30P30N slat cove has a huge impact on slat noise spectrum. Depending on the seal position, it can mitigate or enhance the multiple low-frequency tonal peaks, change the dominant peak, suppress multiple tonal peaks, modify the behavior of the broadband component and reduce or amplify the overall slat noise.

The computational model design of a twin-engine, turbo-propeller, commuter aircraft and its two landing configuration analysis is the subject of the Master‘s thesis. The solution contents calibration part, creation of a computational mesh, global aerodynamics characteristics definition and detailed high lift devices load of L410 NG aircraft. The acquired results are compared to wind tunnel data. The comparison of accuracy and advantages of CFD is involved as well.

<p>Improvements in modern jet engines to obtain lower specific fuel consumption and emission levels have pushed towards the optimization of every component in these machines. One current approach in minimizing engine weight is using high lift blading to reduce blade count and therefore the overall turbine weight while maintaining similar levels of efficiency. The goal of this work was to evaluate the performance of six different high pressure turbine geometries to assess the viability of using high lift designs. To do so, this study begins through the development of measurement techniques to aid the aerodynamic characterization of the flow field in a turbine environment: five-hole probe calibration maps were produced, hot wire sensors were calibrated, and an oil visualization technique was developed. The airfoils in this work were tested in a rainbow annular cascade in a stationary rig and a flow conditioning gauze was used to replicate the rotor inlet profile in the blade reference frame. The next step taken was characterizing and validating the flow field behind the gauze. Subsequently, the six turbine geometries were tested at two transonic Mach number conditions and at different Reynolds numbers. Continuous total pressure and flow angle traverses were carried out to evaluate the pressure and kinetic loss coefficients across the turbines; blade loading measurements and oil visualizations were used to quantify the power extraction of the different geometries and to study the flow structures within a turbine passage. </p>