Desenvolvimento de uma metodologia para a análise de aerofólios com aplicação no automobilismo baseada em simulações numéricas

Detalhes bibliográficos
Autor(a) principal: Maia, Rangel Silva
Data de Publicação: 2015
Tipo de documento: Trabalho de conclusão de curso
Idioma: por
Título da fonte: Biblioteca Digital de Monografias da UnB
Texto Completo: http://bdm.unb.br/handle/10483/13761
Resumo: Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Curso de Engenharia Automotiva, 2015.
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spelling Maia, Rangel SilvaMoura, Henrique Gomes deBarcelos Júnior, Manuel Nascimento DiasMAIA, Rangel Silva. Desenvolvimento de uma metodologia para a análise de aerofólios com aplicação no automobilismo baseada em simulações numéricas. 2015. 107 f., il. Monografia (Bacharelado em Engenharia Automotiva)—Universidade de Brasília, Brasília, 2015.http://bdm.unb.br/handle/10483/13761Monografia (graduação)—Universidade de Brasília, Faculdade UnB Gama, Curso de Engenharia Automotiva, 2015.O estudo da aerodinâmica em carros tem como objetivo conhecer a distribuição de pressões e de tensão cisalhante através da passagem do fluido sobre a sua superfície. Com um escoamento mais laminar nessa passagem, a perda de desempenho pelo “arrasto” é minimizada e consequentemente, há um menor consumo de combustível. O bom desempenho em curvas de alta velocidade se deve ao desenvolvimento aerodinâmico, uma vez que se pretende manter o veículo em contato com o solo durante todo o percurso. O fator que mais contribui para uma melhor aderência do pneu é a força que o veículo impõe sobre o solo. Uma forma de maximizar essa força sem aumentar sua massa, é a utilização das forças aerodinâmicas, buscando a máxima força de sustentação em conjunto com a menor força de arrasto. O uso de aerofólios é, assim, um desafio para encontrar um equilíbrio entre elas. Devido aos altos custos de projeto para fabricação e testes, realizar o desenvolvimento em programas computacionais é uma maneira mais econômica de melhorar a aerodinâmica do carro. Este trabalho tem como proposta o desenvolvimento de uma metodologia para simulação computacional de superfícies aerodinâmicas, da asa traseira, para o veículo fórmula SAE da equipe FGRacing da Universidade de Brasília, no Campus Gama. Primeiramente será abordado uma simulação de um perfil de asa bidimensional e seus resultados serão comparados com os valores conhecidos da literatura. Posteriormente, com a consolidação dos resultados, o caso tridimensional da mesma asa será analisado, porém para uma fatia em escala reduzida do comprimento real, a fim de validar o caso 3D. Com a conclusão das etapas anteriores, o perfil de asa em escala real será analisado e seus resultados aplicados ao dimensionamento de superfícies aerodinâmicas para o carro da equipe na segunda parte (TCC2). O software utilizado neste trabalho será o STARCCM+, um programa de dinâmica dos fluidos computacional (CFD) que emula um túnel de vento. É importante citar que este é um trabalho complementar ao uso de túneis de vento, não o substituindo, mas fornecendo uma alternativa mais econômica e com boa precisão numérica no dimensionamento de superfícies aerodinâmicas. Os perfis escolhidos de asas serão analisados sob diferentes ângulos de ataque para o estudo do estol nas superfícies. O desenvolvimento dessa metodologia será feito em simulações 2D, quasi-2D e 3D, sendo que a aplicação dessa metodologia será utilizada na segunda parte deste trabalho.Submitted by Ruthlea Nascimento (ruthlea.nascimento@gmail.com) on 2016-05-23T20:31:38Z No. of bitstreams: 1 2015_RangelSilvaMaia.pdf: 4303057 bytes, checksum: 2cc7c65349d1f7dfc6b0d2c440529728 (MD5)Approved for entry into archive by Ruthlea Nascimento(ruthlea.nascimento@gmail.com) on 2016-07-20T17:37:41Z (GMT) No. of bitstreams: 1 2015_RangelSilvaMaia.pdf: 4303057 bytes, checksum: 2cc7c65349d1f7dfc6b0d2c440529728 (MD5)Made available in DSpace on 2016-07-20T17:37:41Z (GMT). No. of bitstreams: 1 2015_RangelSilvaMaia.pdf: 4303057 bytes, checksum: 2cc7c65349d1f7dfc6b0d2c440529728 (MD5)The cars aerodynamics study aims to evaluate the distribution of pressure and shear stress through the passage of the fluid on its surface. With a laminar flow in this passage, the loss of performance by the drag is minimized and hence there is a lower fuel consumption. Good performance in high-speed corners is due to the aerodynamic development, since it aims to keep the vehicle in contact with the ground all the track. The main factor that contributes to a better tyre grip is the force that the vehicle imposes on the ground. One way for maximizing this force without increasing its mass, is the use of aerodynamic forces seeking maximum lift along with the lower drag force. The use of airfoils is therefore a challenge to find a balance between them. Due to high project costs for manufacturing and testing, carrying out the development in computer programs is an economical way to improve the car’s aerodynamics. This paper aims to develop a methodology for computer simulation of aerodynamic surfaces, of the rear wing of a formula SAE vehicle of the FGRacing team from the University of Brasilia, in Campus Gama. First, it will be addressed a simulation of a two-dimensional wing profile and its results will be compared with the known values of literature. Subsequently, the three-dimensional case will be analyzed in the same wing, but for a slice on a reduced scale of the actual length, in order to validate the 3D case. With the completion of the previous steps, the full-scale wing profile will be analyzed and the results will be applied to the design of aerodynamic surfaces for the car in the second part (TCC2). The software used in this work will be the STARCCM +, a computational fluid dynamics (CFD) program that emulates a wind tunnel. It is important to mention this is a complementary work to the use of wind tunnels, not replacing, but providing an economical alternative with satisfied numerical precision in the design of aerodynamic surfaces. The wings chosen profiles will be analyzed under different angles of attack for the study of stall. The development of this methodology will be done in 2D simulations, quasi-2D and 3D, and the application of this methodology will be used in the second part of this work.AerofólioAerodinâmicaVeículosDesenvolvimento de uma metodologia para a análise de aerofólios com aplicação no automobilismo baseada em simulações numéricasinfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/bachelorThesis2016-07-20T17:37:41Z2016-07-20T17:37:41Z2016-07-20T17:37:41Z2015info:eu-repo/semantics/openAccessporreponame:Biblioteca Digital de Monografias da UnBinstname:Universidade de Brasília (UnB)instacron:UNBORIGINAL2015_RangelSilvaMaia.pdf2015_RangelSilvaMaia.pdfapplication/pdf4303057http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/13761/1/2015_RangelSilvaMaia.pdf2cc7c65349d1f7dfc6b0d2c440529728MD51CC-LICENSElicense_urllicense_urltext/plain49http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/13761/2/license_url4afdbb8c545fd630ea7db775da747b2fMD52license_textlicense_textapplication/octet-stream0http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/13761/3/license_textd41d8cd98f00b204e9800998ecf8427eMD53license_rdflicense_rdfapplication/octet-stream23148http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/13761/4/license_rdf9da0b6dfac957114c6a7714714b86306MD54LICENSElicense.txtlicense.txttext/plain1859http://bdm.unb.br/xmlui/bitstream/10483/13761/5/license.txt50a09075d709343a115c58cf2e61d72dMD5510483/137612016-07-20 14:37:41.984oai:bdm.unb.br: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Biblioteca Digital de Monografiahttps://bdm.unb.br/PUBhttp://bdm.unb.br/oai/requestbdm@bce.unb.br||patricia@bce.unb.bropendoar:115712016-07-20T17:37:41Biblioteca Digital de Monografias da UnB - Universidade de Brasília (UnB)false
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