Os avanços em dinâmica dos fluidos computacional e o aumento
da capacidade de processamento dos computadores viabilizaram o estudo
de aerodinâmica não-estacionária em regime
transônico. A importância de se estimar as características
aeroelásticas em regime transônico já era reconhecida
desde o final da Segunda Guerra Mundial quando testes com aeronaves de
alta velocidade mostraram que a pressão dinâmica de flutter
tem um mínimo por volta de Mach 1.
O que
caracteriza o fluxo transônico é a existência de
regiões supersônicas em um fluxo livre subsônico.
A região supersônica termina com uma onda de choque que,
dependendo de sua intensidade, pode interagir significativamente com
a camada-limite. Em geral a camada-limite tende a se tornar mais
espessa atrás do choque, movendo-o para frente. Se a onda de
choque for suficientemente forte ela pode, inclusive, induzir
separação do fluxo.
No estudo do flutter transônico a interação entre choque e
camada-limite pode, em muitos casos, ser desprezada. Isso ocorre
porque o flutter pode ser estimado a partir de variações
pequenas no ângulo de ataque, situação em que
ondas de choque, inicialmente fracas, tendem a continuar fracas.
Nesse caso o uso da equação potencial produz bons
resultados, desde que seja corrigida para o fluxo não
isentrópico e rotacional. Isso já não é
verdade para algumas seções de aerofólio que
tendem a formar ondas de choque fortes mesmo com pequenos ângulos
de ataque. Também pode ser interessante estudar o flutter em
torno de grandes ângulos de ataque. No caso do estudo de
oscilações de ciclo limite, em que a amplitude das
oscilações pode ser consideravelmente grande, a
interação entre choque e camad-limite não pode,
em geral, ser desprezada.
Nos casos
em que a interação entre choque e camada-limite é
significativa torna-se necessário usar métodos que
levem em conta os efeitos viscosos. Existem diversos métodos
que corrigem a solução da equação
potencial quando não há separação ou
quando a separação é pequena e limitada a uma
pequena região. Esses métodos produzem bons resultados
quando comparados com métodos mais sofisticados que resolvem
as equações de Navier-Stokes ou versões
simplificadas desta (Navier-Stokes de camada-limite fina (Thin-Layer
N-S) ou Navier-Stokes com Reynolds médio (Averaged
Reynolds N-S)). O custo computacional e problemas associados com
a solução das equações de Navier-Stokes
são as principais motivações para o uso da
equação potencial e da equação de Euler
na solução de fluxos transônicos não
estacionários.
O objetivo desta pesquisa é o desenvolvimento de um código
computacional que seja capaz de simular o escoamento compressível.
Inicialmente deve-se desenvolver um código computacional capaz de
simular escoamentos compressíveis bi-dimensionais. Este código
computacional desenvolvido deve prever a extensão para estudo de
escoamentos tri-dimensionais, que deverá ser desenvolvido numa etapa
posterior.