Modelação numérica da aerodinâmica de um veículo de alto desempenho e o seu ensaio real em pista

• Autor(a) principal: Mendes, Nelson André Mota
• Data de Publicação: 2011
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.6/3802
• topic: Veículo automóvel - Aerodinâmica; Aerodinâmica de veículos - Evolução histórica; Aerodinâmica de veículo - Modelação experimental; Mecânica dos fluídos computacional; Shell Eco-Marathon; Modelação de turbulência

A modelação numérica de veículos terrestres de alta-performance, a baixos números de Reynolds, sofre de uma falta de precisão normalmente associada ao uso dos modelos numéricos neste regime de escoamento. Assim, a modelação computacional do escoamento em torno de veículos neste regime necessita de uma cuidadosa verificação experimental. Por outro lado o ensaio experimental com recurso a modelos à escala introduz dificuldades significativas, de modo a garantir as condições de semelhança dinâmica, pelo que em alternativa podem fazer-se cuidadosamente ensaios à escala real em pista. Neste trabalho modelamos numericamente o escoamento em torno do corpo simplificado de Ahmed e do veículo UBIAN10. Este veículo participou em 2010 na competição Shell Ecomarathon Europe em representação da Universidade da Beira Interior, que decorreu em Leipzig, na Alemanha. O cálculo do escoamento em torno do corpo de Ahmed permite analisar a influência da malha, e do tipo de modelo de turbulência, nos resultados obtidos quando comparados com os valores experimentais e numéricos disponíveis na literatura. Além dos coeficientes aerodinâmicos foi ainda feito um estudo sobre a estrutura do escoamento, em particular sobre a geração de vórtices que ocorre na esteira do corpo de Ahmed. A modelação numérica do UBIAN10 compreendeu um extenso trabalho de geração de malhas que, de forma iterativa, permitiu aferir da sua boa qualidade. Em particular, em termos da skewness e da garantia do y+ junto das fronteiras sólidas. Além do cálculo dos coeficientes aerodinâmicos foi também feita uma análise à estrutura do escoamento para três configurações diferentes do UBIAN10. O veículo UBIAN10 foi objecto de um ensaio experimental em pista. Este estudo faz parte de um conjunto de ensaios experimentais mais extensos que têm sido desenvolvidos pela equipa do UBIAN10. O ensaio em pista permitiu concluir que os resultados da modelação computacional tinham uma boa precisão. Com base no conhecimento do escoamento em torno do UBIAN foi possível redesenhar o veículo tendo vista melhorar o seu desempenho aerodinâmico.