Publicação
Computational aerodynamic analysis of a wing with Prandtl’s bell-shaped lift distribution
| Resumo: | Efficient aerodynamic design is crucial for improving aircraft performance. The bell-shaped lift distribution (BSLD) wing design methodology proposed by Prandtl in 1933 is presented as a solution to achieve the minimum induced drag with the bending moment as the primary design constraint. This spanload is believed to increase wing efficiency by 11 percent when compared to its predecessor, elliptical lift distribution (ELD), while significantly enhancing controllability and eliminating the need for a vertical stabilizer. In 2016, NASA performed research on an experimental aircraft, designated as Prandtl-D, which incorporates Prandtl´s BSLD through nonlinear twist distributed along the wing.With the aim of numerically validating the BSLD theory, the present study takes advantage of the Computational Fluid Dynamics (CFD) software OpenFOAM® to simulate the flow around the Prandtl-D glider. The two-dimensional Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) preliminary simulations over the aircraft’s airfoil validate the choice of the Spalart-Allmaras turbulence model for this analysis. Various aerodynamic parameters such as lift, drag, pitching moment and pressure coefficients are extracted across different angles of attack. The results obtained for the three-dimensional case are in agreement with published experimental testing and numerical studies. Furthermore, they demonstrate a strong correlation between the theoretical lift distribution and that derived from CFD simulations, thereby confirming the efficacy of BSLD in minimizing induced drag. An extensive analysis on stall and wingtip vortices also provides valuable insight into the increased controllability of the aircraft at high angles of attack. |
|---|---|
| Autores principais: | Santos, Brian Estanqueiro |
| Assunto: | Bell-shaped lift distribution Induced Drag Prandtl-D Computational Fluid Dynamics OpenFOAM® Distribuição de sustentação em forma de sino Arrasto induzido Prandtl-D Dinâmica de Fluídos Computacional OpenFOAM® |
| Ano: | 2024 |
| País: | Portugal |
| Tipo de documento: | dissertação de mestrado |
| Tipo de acesso: | acesso aberto |
| Instituição associada: | Universidade de Coimbra |
| Idioma: | inglês |
| Origem: | Estudo Geral - Universidade de Coimbra |
Registos relacionados
article New boundary conditions for simulating the filling stage of the injection molding process
por: Galuppo, Wagner de Campos
Publicado em: (2020)
por: Galuppo, Wagner de Campos
Publicado em: (2020)
article Development of a new 3D openFOAM (R) solver to model the cooling stage in profile extrusion
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2016)
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2016)
school Escoamento viscoso em fraturas auto-afins
por: Leandro Filho, Francisco de Assis
Publicado em: (2019)
por: Leandro Filho, Francisco de Assis
Publicado em: (2019)
article Validation of the CFD-DPM solver DPMFoam in OpenFOAM (R) through analytical, numerical and experimental comparisons
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2018)
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2018)
article SIMULAÇÃO DO ESCOAMENTO EM CONTRACORRENTE ÁGUA/AR EM REATORES NUCLEARES PWR UTILIZANDO CÓDIGO OPENFOAM
por: Morghi, Youssef
Publicado em: (2018)
por: Morghi, Youssef
Publicado em: (2018)
article A stable numerical implementation of integral viscoelastic models in the OpenFOAM (R) computational library
por: Araujo, M. S. B.
Publicado em: (2018)
por: Araujo, M. S. B.
Publicado em: (2018)
school Optimization of the flow in a dipping tank using CFD
por: Ferreira, André Micael Cardoso
Publicado em: (2018)
por: Ferreira, André Micael Cardoso
Publicado em: (2018)
article CÓDIGO NUMÉRICO OPENFOAM PARA ESTUDIO DE MODELOS DE FLUJO BIFÁSICO GAS-LÍQUIDO: VALIDACIÓN
por: De Paula, Dayana Mendes Louzada
Publicado em: (2016)
por: De Paula, Dayana Mendes Louzada
Publicado em: (2016)
article Development and validation of a model for the temperature distribution in the extrusion calibration stage
por: Habla, Florian
Publicado em: (2016)
por: Habla, Florian
Publicado em: (2016)
article Guidelines for balancing the flow in extrusion dies: the influence of the material rheology
por: Rajkumar, Ananth
Publicado em: (2018)
por: Rajkumar, Ananth
Publicado em: (2018)
school Development of computational methodologies for turbulence transitional flow prediction
por: Oliveira, Rui Vizinho de
Publicado em: (2016)
por: Oliveira, Rui Vizinho de
Publicado em: (2016)
school Development of a Numerical Wave Tank Using OpenFoam
por: Lambert, Rosebud Jasmine
Publicado em: (2012)
por: Lambert, Rosebud Jasmine
Publicado em: (2012)
school Análise numérica de um sistema de resfriamento líquido para baterias em veículos elétricos
por: Rosa, Rafael Macedo
Publicado em: (2022)
por: Rosa, Rafael Macedo
Publicado em: (2022)
school Simulação Numérica das Características Hidrodinâmicas de uma Central de Energia das Ondas
por: Henriques, Francisco Miguel Ivo
Publicado em: (2019)
por: Henriques, Francisco Miguel Ivo
Publicado em: (2019)
school Estudo Hidrodinâmico de um veículo subaquático
por: Cristóvão, Tiago Filipe Costa
Publicado em: (2016)
por: Cristóvão, Tiago Filipe Costa
Publicado em: (2016)
school Análise computacional do acondicionamento em dois estágios de painéis fotovoltaicos
por: Sousa, Jerónimo Alexandre Castro
Publicado em: (2024)
por: Sousa, Jerónimo Alexandre Castro
Publicado em: (2024)
school Simulação de sistema de desenfumagem de parques de estacionamento recorrendo ao programa OpenFOAM
por: Inverneiro, Paulo Alexandre dos Santos
Publicado em: (2013)
por: Inverneiro, Paulo Alexandre dos Santos
Publicado em: (2013)
school Modelação Computacional da Ação do Vento Sobre um Autocarro Articulado
por: Pais, Henrique Cabrita
Publicado em: (2022)
por: Pais, Henrique Cabrita
Publicado em: (2022)
school Numerical study of wave run-up on a fixed surfacepiercing cylinder in non-breaking waves
por: Mohseni, Mohammad
Publicado em: (2020)
por: Mohseni, Mohammad
Publicado em: (2020)
article A comparison of acoustic streaming predictions by COMSOL Multiphysics and OpenFoam
por: Catarino, Susana Oliveira
Publicado em: (2012)
por: Catarino, Susana Oliveira
Publicado em: (2012)
school Simulação numérica da interação de ondas com um quebra-mar poroso utilizando o código OpenFoam
por: Afonso, Diogo José Seita
Publicado em: (2014)
por: Afonso, Diogo José Seita
Publicado em: (2014)
article Verification and validation of openInjMoldSim, an open-source solver to model the filling stage of thermoplastic injection molding
por: Pedro, João
Publicado em: (2020)
por: Pedro, João
Publicado em: (2020)
article Effect of different pacifier designs on orofacial tissues: a computational simulation comparative study
por: Pereira, Ana Rita Ribeiro
Publicado em: (2025)
por: Pereira, Ana Rita Ribeiro
Publicado em: (2025)
school Modelação computacional do escoamento em torno de um cilindro
por: Falcato, João Pedro Roque
Publicado em: (2020)
por: Falcato, João Pedro Roque
Publicado em: (2020)
school Análise via fluidodinâmica computacional da combustão do metano sem pré mistura em regime turbulento
por: Silva, Matheus de Almeida Rodrigues da
Publicado em: (2022)
por: Silva, Matheus de Almeida Rodrigues da
Publicado em: (2022)
article NUMERICAL AND EXPERIMENTAL INVESTIGATION OF AIR-WATER SYSTEM TO SIMULATE BUBBLE DYNAMICS IN LIQUID SODIUM POOL
por: Pradeep,Arjun
Publicado em: (2019)
por: Pradeep,Arjun
Publicado em: (2019)
category Convec??o natural em cavidade com s?lido interno aquecida por fluxo constante
por: Machado, Igor Straehl Gon?alves [UFVJM]
Publicado em: (2018)
por: Machado, Igor Straehl Gon?alves [UFVJM]
Publicado em: (2018)
article Physical–numerical parameters in turbulent simulations of natural convection on three-dimensional square plates
por: Verdério Júnior, Sílvio Aparecido
Publicado em: (2022)
por: Verdério Júnior, Sílvio Aparecido
Publicado em: (2022)
category Avalição de resultados de simulação numérica de escoamento sobre o perfil NACA 2410 utilizando o OpenFOAM com diferentes modelos de turbulência
por: Fernandes, Marcos Paulo Gomes
Publicado em: (2021)
por: Fernandes, Marcos Paulo Gomes
Publicado em: (2021)
school Machine learning techniques for accuracy improvement of RANS simulations
por: Cruz, Matheus Altomare
Publicado em: (2020)
por: Cruz, Matheus Altomare
Publicado em: (2020)
article Computational framework to model the selective laser sintering process
por: Castro, João da Costa Teixeira
Publicado em: (2024)
por: Castro, João da Costa Teixeira
Publicado em: (2024)
article Run-time heterogeneous-aware power-adaptive scheduling in OpenFOAM
por: Ribeiro, Roberto
Publicado em: (2018)
por: Ribeiro, Roberto
Publicado em: (2018)
groups Locally variable turbulent Prandtl number considerations on the modeling of Liquid Rocket Engines operating above the critical point
por: Magalhães, Leandro
Publicado em: (2019)
por: Magalhães, Leandro
Publicado em: (2019)
school Estudo do comportamento hidráulico numa vala de oxidação
por: Pinto, Cláudia Soraya Horta
Publicado em: (2020)
por: Pinto, Cláudia Soraya Horta
Publicado em: (2020)
school Simulação em dinâmica dos fluidos computacional de hélices
por: Oliveira, Nicolas Lima
Publicado em: (2019)
por: Oliveira, Nicolas Lima
Publicado em: (2019)
school Metodologia para obtenção da resistência ao avanço viscosa de uma embarcação da Série 60 utilizando CFD (OpenFOAM)
por: Farah, Mateus Alves
Publicado em: (2021)
por: Farah, Mateus Alves
Publicado em: (2021)
school Free-surface Flow Interface And Air-Entrainment Modelling Using OpenFOAM
por: Lopes, Pedro
Publicado em: (2013)
por: Lopes, Pedro
Publicado em: (2013)
school Numerical simulation of vegetated flows using RANS equations coupled with a porous media approach in OpenFOAM
por: Soares, António José Espadinha Vieira
Publicado em: (2017)
por: Soares, António José Espadinha Vieira
Publicado em: (2017)
school Modelação numérica de uma caldeira doméstica a pellets
por: Barbosa, Ricardo Couto
Publicado em: (2014)
por: Barbosa, Ricardo Couto
Publicado em: (2014)
school Preliminary Computational Fluid Dynamics Study Of A Multiphase Reactor
por: Jordão, Mário Diogo Olaio
Publicado em: (2020)
por: Jordão, Mário Diogo Olaio
Publicado em: (2020)
Atividades financiadas
Não foram encontrados projetos financiados.
Registos relacionados
-
article New boundary conditions for simulating the filling stage of the injection molding process
por: Galuppo, Wagner de Campos
Publicado em: (2020) -
article Development of a new 3D openFOAM (R) solver to model the cooling stage in profile extrusion
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2016) -
school Escoamento viscoso em fraturas auto-afins
por: Leandro Filho, Francisco de Assis
Publicado em: (2019) -
article Validation of the CFD-DPM solver DPMFoam in OpenFOAM (R) through analytical, numerical and experimental comparisons
por: Fernandes, Célio Bruno Pinto
Publicado em: (2018) -
article SIMULAÇÃO DO ESCOAMENTO EM CONTRACORRENTE ÁGUA/AR EM REATORES NUCLEARES PWR UTILIZANDO CÓDIGO OPENFOAM
por: Morghi, Youssef
Publicado em: (2018)