Métodos Computacionais em Eng. Térmica e Ambiental EM - 974

1. Universidade Estadual de Campinas Métodos Computacionais em Eng. Térmica e Ambiental EM - 974 ANÁLISE EM DUAS DIMENSÕES DO ARRASTO EM UM AUTOMÓVEL UTILIZANDO O SOFTWARE PHOENICS Professor: Eugênio Spanó Rosa  Alunos:Leonardo Carpinetti Vieira RA: 044614 Tiago Henrique Machado RA: 046786

2. REVISÃO DA LITERATURA Importância do estudo do arrasto: • Melhorar a aerodinâmica do veículo; • Diminuir consumo de combustível; • Diminuir emissão de poluentes; • Baixo custo de desenvolvimento; • O arrasto é caracterizado por um parâmetro adimensional (Coeficiente de Arrasto) que se relaciona com a força de arrasto através da seguinte equação:

3. REVISÃO DA LITERATURA Evolução da aerodinâmica dos veículos ao longo do século XX:

4. REVISÃO DA LITERATURA • A figura à esquerda mostra pressões medidas experimentalmente em um veículo. • Distribuição de pressão e arrasto produzido para diferentes formatos de veículos são mostradas na figura à direita.

5. REVISÃO DA LITERATURA • Direcionamento do fluxo de ar devido à presença do spoiler. • Variações no arrasto produzido devido à mudanças no ângulo de ataque do vidro frontal.

6. MODELOS UTILIZADOS • Veículos Volkswagen FOX e SPACEFOX.

7. TESTES DE MALHA, RESÍDUOS, DOMÍNIO E MODELO DE TURBULÊNCIA • Malha refinada até que não ocorra variação dos resultados de força calculada e os resíduos de pressão e velocidades fossem suficientemente pequenos; • Posição do veículo para que condições de velocidade próxima de zero na direção de Y na entrada do escoamento; • Tamanho do domínio necessário para que toda a recirculação atrás do veículo ocorra antes da saída. • Foram testados dois modelos de turbulência: KECHEN e LVEL. O segundo modelo obteve resultados mais próximos da literatura além de se ser mais simples.

8. TESTES DE MALHA, RESÍDUOS, DOMÍNIO E MODELO DE TURBULÊNCIA • Malha final utilizada:

9. RESULTADOS • Distribuições de Pressão para os dois modelos convencionais:

10. RESULTADOS • Influências da presença de spoiler sobre a pressão para os dois modelos:

11. RESULTADOS • Influências da mudança do ângulo do vidro sobre a pressão para os dois modelos:

12. Distribuições de Velocidade para os dois modelos convencionais: RESULTADOS

13. Distribuições de Velocidade para os dois modelos convencionais: RESULTADOS

14. RESULTADOS • Influências da presença de spoiler sobre a velocidade para os dois modelos:

15. RESULTADOS • Influências da presença de spoiler sobre a velocidade para os dois modelos:

16. RESULTADOS • Influências da mudança do ângulo do vidro sobre a velocidade para os dois modelos:

17. Coeficiênte de Arrasto para os modelos convencionais RESULTADOS

18. RESULTADOS • Influência do spoiler no coeficiênte de arrasto para os dois modelos.

19. Influência da mudança do ângulo do vidro sobre o coeficiente de arrasto para os dois modelos: RESULTADOS

20. CONCLUSÕES • Os resultados obtidos nos cálculos dos coeficientes de arrasto, ficaram dentro do esperado e de acordo com os dados obtidos na revisão da literatura, mostrando que o software é uma ferramenta muito útil para a análise do escoamento ao redor de um automóvel. • A pressão é alta ao redor do nariz do veículo. A pressão diminui um pouco, mas ainda continua alta na base do pára-brisas. • Regiões de baixa pressão ocorrem no alto dos pára-brisas e acima do teto do automóvel.

21. CONCLUSÕES • A velocidade do ar acima do teto foi cerca de 30% maior o que a de corrente livre. • A região atrás do veículo apresentou, como esperado, uma esteira de velocidade, com recirculação do fluxo de ar. • A adição de spoilers nos veículos modelados mostrou-se pouco eficiente em termos aerodinâmicos. As variações obtidas foram muito pequenas, o que mostra que a spoiler tem mais função estética do que propriamente função de melhorar o desempenho do veículo.

22. CONCLUSÕES • Com relação ao ângulo do vidro frontal do carro, notou-se que o aumento do ângulo causa o aumento do arrasto. O aumento do arrasto para uma variação de 10° no ângulo do vidro foi de aproximadamente 0,018 para os dois veículos, o que ficou dentro do esperado de acordo com dados bibliográficos. • Com isso, conclui-se que a simulação feita no software é bastante satisfatória e nos dá resultados confiáveis, podendo servir de primeiro passo para o desenvolvimento de veículos mais eficientes em termos aerodinâmicos.