Ferramenta para análise e seleção de perfis hidro e aerodinâmicos para o projeto de asas e propulsores

Abstract

A correta seleção do sistema propulsivo é um dos principais aspectos a serem estudados em um projeto naval, pois impacta diretamente na eficiência e no desempenho da embarcação. Esse processo depende de uma estimativa confiável da relação entre o torque aplicado no eixo e o empuxo gerado pelo propulsor. Nessa conjuntura, este trabalho apresenta o desenvolvimento de uma ferramenta computacional, para análise e seleção de perfis hidro e aerodinâmicos para o projeto de propulsores do tipo hélice. Desenvolvida em Delphi e integrada ao programa XFOIL, a ferramenta utiliza o método dos painéis e a teoria do momento do elemento de pá para estimar o desempenho do hélice, analisando as forças atuantes em cada seção da pá. Para a verificação da ferramenta foram analisados 5 perfis aerodinâmicos de geometria conhecida e cujos resultados encontram-se disponíveis na literatura. Por fim, o módulo de estimativa de desempenho do propulsor foi verificado com base em um estudo de caso também disponível na literatura. Embora tenham sido observados alguns resultados discrepantes, em especial para ângulos de ataque superiores a 10◦, o módulo de análise de perfils alcançou erros médios inferiores a 10%, indicando um bom desempenho da ferramenta desenvolvida. Por fim, o módulo de desempenho do propulsor alcançou rigorosamente os mesmos resultados do estudo de caso utilizado como referência, indicando a correta implementação da ferramenta desenvolvida.

The correct selection of the propulsive system is one of the main aspects to be studied in a naval project, as it directly impacts the efficiency and performance of the vessel. This process depends on a reliable estimate of the relationship between the torque applied to the axis and the thrust generated by the propeller. In this context, this work presents the development of a computational tool for the analysis and selection of hydro and aerodynamic profiles for the design of propeller-type thrusters. Developed in Delphi and integrated into the XFOIL program, the tool uses the panel method and the blade element momentum theory to estimate propeller performance, analyzing the forces acting on each blade section. To verify the tool, analyzes were performed on 5 aerodynamic profiles of known geometry and whose results are available in the literature. Finally, the propeller performance estimation module was verified based on a case study also available in the literature. Although some discrepant results were observed, especially for attack angles greater than 10, the profile analysis module reached average errors below 10%, indicating a good performance of the developed tool. Finally, the propeller performance module strictly achieved the same results as the case study used as a reference, indicating the correct implementation of the developed tool.