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

Universidade Estadual de Campinas

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:

Av

FC arrastoD 2

2

REVISÃO DA LITERATURA

Evolução da aerodinâmica dos veículos ao longo do século XX:

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.

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.

MODELOS UTILIZADOS

•Veículos Volkswagen FOX e SPACEFOX.

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.

•Malha final utilizada:

TESTES DE MALHA, RESÍDUOS, DOMÍNIO E MODELO DE TURBULÊNCIA

RESULTADOS•Distribuições de Pressão para os dois modelos convencionais:

RESULTADOS•Influências da presença de spoiler sobre a pressão para os dois

modelos:

RESULTADOS•Influências da mudança do ângulo do vidro sobre a pressão

para os dois modelos:

RESULTADOS•Distribuições de Velocidade para os dois modelos

convencionais:

RESULTADOS•Distribuições de Velocidade para os dois modelos

convencionais:

RESULTADOS•Influências da presença de spoiler sobre a velocidade para os

dois modelos:

RESULTADOS•Influências da presença de spoiler sobre a velocidade para os

dois modelos:

RESULTADOS•Influências da mudança do ângulo do vidro sobre a

velocidade para os dois modelos:

RESULTADOS

DC

•Coeficiênte de Arrasto para os modelos convencionais

Av

FC arrastoD 2

2

Modelo do Automóvel Coeficiente de Arrasto ( )

Fox Convencional 0,3892

SpaceFox Convencional 0,3655

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

modelos.

DCModelo do Automóvel Coeficiente de Arrasto ( )

Fox com Spoiler 0,3993

SpaceFox com Spolier 0,3666

RESULTADOS•Influência da mudança do ângulo do vidro sobre o coeficiente

de arrasto para os dois modelos:

DCModelo do Automóvel Coeficiente de Arrasto ( )

Fox com vidro diferente 0,4068

SpaceFox com vidro diferente 0,3832

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.

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.

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.