Orientador : Kamal A. R. Ismail

Dissertação (mestrado) - Universidade Estadual de Campinas, Faculdade de Engenharia de Campinas

Resumo: A teoria tridimensional linearizada para um hidrofólio plano operando abaixo da superfície livre é obtida. A partir da condição de superfície livre as condições de contorno sobre o fólio e sua esteira e a condição de não propagação de ondas na frente do hidrofólio consegue-se a expressão do...

Resumo: A teoria tridimensional linearizada para um hidrofólio plano operando abaixo da superfície livre é obtida. A partir da condição de superfície livre as condições de contorno sobre o fólio e sua esteira e a condição de não propagação de ondas na frente do hidrofólio consegue-se a expressão do potencial de velocidades total, que permite obter a expressão geral do campo de velocidades induzidas sobre o hidrofólio. A expressão obtida é válida para qualquer geometria, número de Froude e profundidade de imersão, em regime permanente de operação, e torna-se então necessário particularizá-la para um hidrofólio delta. Após várias manipulações matemáticas, consegue-se colocá-la numa forma adequada para o tratamento numérico. Os cálculos numéricos são efetuados usando-se a técnica "Collocation lifting surface", e neste procedimento o hidrofólio é substituído por uma distribuição de doublets tanto na direção da corda como na direção da envergadura. As integrações numéricas são efetuadas usando-se a fórmula de Gauss para limites arbitrários de integração, com excessão da singularidade de segunda ordem do termo aerodinâmico, que é tratada pelos polinômios de interpolações de Lagrange. Várias condições de operação (número de Froude, profundidade de imersão e geometria) são analisadas, discutidas e comparadas com trabalhos teóricos e experimentais disponíveis, concluindo-se que os valores para a sustentação e arrasto induzido dos hidrofólios delta podem aumentar ou diminuir dependendo da faixa de números de Froude em utilização, que a influência da superfície livre sobre as características dos hidrofólios diminui com o aumento da profundidade de imersão e que hidrofólios de grande aspect ratio sofrem menos influência da superfície livre, que hidrofólios de baixo aspect ratio

Abstract: The linearized three-dimensional theory for a flat hydrofoil operating below a free surface is obtained. By satisfying the free surface boundary condition, boundary conditions on the foil and its wake and the radiation condition, a general expression for the velocity potencial is deduced....

Abstract: The linearized three-dimensional theory for a flat hydrofoil operating below a free surface is obtained. By satisfying the free surface boundary condition, boundary conditions on the foil and its wake and the radiation condition, a general expression for the velocity potencial is deduced. This expression is valid for any geometry, Froude number and depth of submergence in steady motion. After various mathematical manipulations, a suitable expression for the numerical calculation of delta hydrofoils performance is obtained. The numerical treatment is made using the collocation lifting surface tecnique, where the hydrofoil is replaced by a doublet distribution, both in chordwise and spanwise directions. The numerical integration is carry out using the Formula of arbitrary integrations limits, except the second order singularity in the aerodynamic term, treated by the Lagrangian interpolating polinomials. Several operational conditions are analized, discussed and compared with theoretical and experimental available work. It is found that the lift and induced drag for delta hydrafoils increase or decrease depending on the range of utilization Fraude number, and that the influence of the free surface over the hydrofoil characteristics decrease with increase the depth of submergence. For large aspect ratio hydrofoils the influence of free surface is less than for small aspect ratio hydrofoils