Túneis de vento numéricos

• Published in: Revista brasileira de ensino de física Vol. 38; no. 2
• Main Authors: Souza, Paulo Victor Santos, Oliveira, Paulo Murilo Castro de
• Format: Journal Article
• Language: English
• Published: 01-06-2016
• ISSN: 1806-1117; 1806-1117
• DOI: 10.1590/S1806-11173822145

Escoamentos viscosos não são, em geral, discutidos de maneira detalhada em cursos de física geral e básica. Isso se deve, em parte, ao fato da equação de Navier-Stokes admitir solução analítica apenas para alguns poucos casos restritos, enquanto problemas mais sofisticados só podem ser resolvidos por meio de métodos numéricos. Neste trabalho, apresentamos um túnel de vento simulado, i.e., apresentamos um conjunto de programas de resolver a equação de Navier-Stokes para um objeto de formato arbitrário inserido em um túnel de vento. O túnel nos possibilita visualizar a formação de vórtices atrás do objeto, os conhecidos vórtices de von Kármán. É possível também calcular a força de arrasto sobre o objeto. Acreditamos que este túnel de vento numérico possa subsidiar o professor e permitir que uma discussão mais elaborada de escoamentos viscosos seja realizada. As potencialidades do túnel são exemplificadas por meio do estudo do comportamento da força de arrasto sobre um modelo simplificado de asa cujo ângulo de ataque pode ser controlado. Um link para o download dos programas que compõem o túnel é apresentado ao final do texto.
Flow of viscous fluids are not usually discussed in detail in general and basic courses of physics. This is due in part to the fact that the Navier-Stokes equation has analytical solution only for a few restricted cases, while more sophisticated problems can only be solved by numerical methods. In this text, we present a computer simulation of wind tunnel, i.e., we present a set of programs to solve the Navier-Stokes equation for an arbitrary object inserted in a wind tunnel. The tunnel enables us to visualize the formation of vortices behind object, the so-called von Kármán vortices, and calculate the drag force on the object. We believe that this numerical wind tunnel can support the teacher and allow a more elaborate discussion of viscous flow. The potential of the tunnel is exemplified by the study of the drag on a simplified model of wing whose angle of attack can be controlled. A link to download the programs that make up the tunnel appears at the end.