Metodologia inversa quase-tridimensional para o projeto de máquinas de fluxo hidráulicas - CARVALHO, Alexandre Ribeiro Souza (2022)
Metodologias inversas continuam sendo importantes ferramentas computacionais para o projeto de máquinas de fluxo, mesmo perante os sofisticados métodos disponíveis atualmente para análises de escoamentos tridimensionais viscosos. É descrita neste trabalho uma metodologia Quase-Tridimensional baseada na solução interdependente de dois problemas inversos: o problema meridional e o pá-a-pá. Os desenvolvimentos dão continuidade às pesquisas de Santos et al. (2012) e Barbosa (2018). A solução do problema meridional – referente ao trabalho de Santos et al. (2012) - fornece o formato da superfície média do escoamento e os resultados das linhas de corrente, para atender a uma determinada distribuição de momento hidráulico. Já o problema pá-a-pá inverso – referente aos desenvolvimentos de Barbosa (2018) – fornece a geometria das pás, dado um número finito de pás, nas superfícies de revolução cujas geratrizes são as linhas de corrente resultantes do problema meridional. Até então, os efeitos de espessura e bloqueio eram desconsiderados. Neste trabalho, uma metodologia para inclusão de distribuições de espessuras ao longo das pás é descrita. O efeito da espessura é analisado através da solução direta do problema pá-a-pá (agora considerando perfis) por meio do método de painéis baseado em distribuições lineares de vórtices. Os fatores de bloqueio correspondentes são calculados, e os resultados alimentam a entrada de uma nova solução do problema meridional. Assim, o problema meridional e pá-a-pá passam a ser acoplados. A geometria é calculada novamente, agora considerando o efeito da espessura e do bloqueio. Além disso, são analisados os efeitos de a) distribuição do momento hidráulico; b) número finito de pás; c) espessura; d) bloqueio; e) combinação de b), c) e d); e f) linha de empilhamento dos perfis sobre a geometria das pás e seus carregamentos hidrodinâmicos.