CONSTRUÇÃO DE ROTINAS PARA GERAÇÃO DE MALHAS EM HÉLICES NAVAIS
A. R. M. do Vale (1)
Departamento de Engenharia Mecânica, Centro Tecnológico,Universidade Federal do Pará. Rua Augusto Corrêa, 01, Guamá, Belém - PA,CEP: 66075-110
Palavras - Chave: Hélices Navais, Rotina Computacional, Região Amazônica
RESUMO
Na região amazônica, que depende social (transporte de pessoas) e economicamente (transporte de carga em geral) das embarcações de pequeno e médio portes, existe um grande amadorismo no que diz respeito ao projeto dos hélices navais que as impulsionam. Isto gera problemas que vão desde a falta de impulsão aos barcos, até a um elevado índice de fratura dos rotores devido às condições amazônicas de navegação (troncos e galhos de árvores). A fabricação dos hélices navais nesta região pode ser vista na figura 1.
No intuito de reduzir este amadorismo que ocorre no projeto dos hélices, na região, iniciou-se a aplicação de análise estrutural destes rotores, com o auxílio do método de Elementos Finitos.. Para tanto, foi necessária construção de rotinas computacionais, escritas na linguagem paramétrica do programa ANSYS. Através de uma matriz de coordenadas, definidas pelo usuário, um modelo tridimensional malhado de uma das pás do hélice é criado, podendo ser usado na análise de esforços do tipo transiente, estático, análise modal e escoamento de fluidos nesta estrutura.
Na figura 2, pode-se ver a seqüência de construção das pás de um hélice, que consiste da introdução dos pontos de base, que são unidos por splines, com seguinte construção de áreas, volumes, nós e elementos, os dois últimos itens construídos com o comando de malhagem automática.
A pá do hélice vista na figura 2 (modelo NSB18), foi construída a partir de um conjunto de pontos distribuídos na matriz de coordenadas.
A seguir, pode-se ver, na figura 3, uma comparação entre o hélice NSB18 e o equivalente modelo malhado, construído com uma rotina estrita em código ANSYS.
Com as geometrias prontas, pode-se usufruir das características de adaptação de malhas às formas mais críticas do hélice, que são as junções da pá com o eixo.
As rotinas construídas podem servir de base para se iniciarem análises de esforços do tipo transiente, estáticos e análises modais das geometrias construídas e, caso sejam encontradas concentrações de tensões nestas estruturas, modificações podem ser feitas na geometria da pá, para se construir hélices em modelo real otimizadas em sua resistência.
Agradecimentos: O autor agradece ao seu orientador Prof. Dr. Manoel José dos Santos Sena, da UFPa, pelo auxílio à pesquisa e ao CNPq, Conselho Nacional de Desenvolvimento Científico e Tecnológico, pelo suporte financeiro e pela bolsa de Iniciação Científica.
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS:
BRAN, R. & SOUZA, Z., Máquinas de fluxo (turbinas, bombas e ventiladores), Editora Ao livro técnico S.A., p.184 a 198 e 249 a 255, Rio de Janeiro 1969
SENA, M. J., REYNAUD, G. & KUENY, J. L., Calcul de déformations - contraintes de roues de machines avec le code ANSYS., Relatório Interno: Intitut National Polytechnique de Grenoble, junho, 1999
HELP online do programa ANSYS
WATER POWER & DAM CONSTRUCTION, Numerical flow simulations in francis turbines, maio, 1999