Simulação do escoamento de ar através do compartimento do motor de um veículo de passeio.

• Autor(a) principal: Lawrence, Viviam
• Data de Publicação: 2003
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
• Texto Completo: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3132/tde-15022024-161740/
• topic: Automotive engineering; Computational fluid dynamics; Diesel engines; Dinâmica dos fluidos computacional; Engenharia automotiva; Heat exchangers; Motores diesel; Passenger vehicles; Trocadores de calor; Túneis de vento; Veículos de passageiros; Wind tunnels

No presente trabalho foi desenvolvida uma metodologia de simulação numérica para calcular o escoamento de ar pelo compartimento do motor de um veículo de passeio. O programa comercial de CFD STAR-CD® foi utilizado para realizar as simulações, a partir de malhas computacionais construídas para toda a região de interesse: o escoamento de ar externo ao veículo, o escoamento de ar interno pelo compartimento do motor, e o escoamento de ar pela região abaixo do assoalho do veículo. As simulações foram baseadas em testes físicos que fazem parte do desenvolvimento e projeto de automóveis, com condições de operação que representam situações críticas integrantes da vida operacional de um veículo. As condições de contorno aplicadas nos modelos foram baseadas nestas condições de operação, incluindo o funcionamento de trocadores de calor e ventiladores instalados no compartimento do motor. No trabalho foi descrita com detalhes a metodologia de simulação, incluindo a abordagem do problema físico, o método numérico empregado, o processo de geração das malhas e a aplicação das condições de contorno. As simulações foram aplicadas no estudo de um veículo de passeio, equipado com motor diesel, turbo compressor, ar condicionado e três trocadores de calor. Foi escolhido um veículo em que a melhoria do escoamento de ar pelo compartimento do motor era necessária. Quatro modelos foram construídos, o primeiro representando a configuração inicial, cujos resultados foram comparados com dados experimentais de teste realizado em túnel de vento, e três diferentes alternativas de modificação visando melhorar o escoamento de ar (modificações no \"design\" externo, inclusão de defletores de ar e modificações nos trocadores de calor e ventiladores). Duas condições de operação distintas foram consideradas, em alta e baixa velocidade. Os resultados obtidos das simulações foram vazões de ar pelos trocadores de calor e visualizações do escoamento. A comparação dos resultados de simulação com os de túnel de vento mostrou diferenças de até 6% entre os resultados de vazão pelos trocadores de calor obtidos pela simulação e por teste. A visualização dos resultados na forma de vetores de velocidade, trajetórias de traçadores e contornos de pressão se mostrou coerente com o comportamento físico esperado do escoamento de ar para as situações simuladas. Tendo como base de comparação a vazão de ar medida nos trocadores de calor as três alternativas de modificação foram avaliadas, e indicaram melhorias no escoamento de ar pelos trocadores de calor a partir das mudanças implementadas. A metodologia de simulação mostrou-se uma ferramenta útil durante o desenvolvimento do projeto, complementando os testes físicos necessários para a avaliação dos sistemas do veículo.