Avaliação de aerofólios de um veículo de competição através da dinâmica dos fluidos computacional
Resumo
Resumo: Os efeitos da aerodinâmica em veículos de competição são grande foco de estudo da área de engenharia envolvida nesse tipo de competição. É um estudo que demanda tempo, processamento e muito embasamento podendo gerar resultados tão grandes quanto o esforço necessário para fazê-lo, cada aleta, asa, perfil de aerofólio, design de carroceria, gera um efeito positivo ou negativo no rendimento do veículo, podendo ajudá-lo a fazer curvas ou freá-lo nas retas, por isso depende de análise e avaliação para otimizar formatos, perfis e áreas expostas ao escoamento dos fluidos por onde o veículo está passando. Neste trabalho é apresentado o estudo e comparação do uso de diferentes aerofólios em um veículo de competição da NASCAR Brasil. O estudo consiste em projetar e analisar perfis aerodinâmicos para a asa traseira e compará-los com o modelo utilizado na temporada 2023, com objetivo de entender seu funcionamento e avaliar possíveis mudanças e melhorias para o veículo e categoria. Para o projeto foi utilizado o software SolidWorks, partindo de um projeto 3D cedido pela NASCAR Brasil, a geometria inicial foi simplificada e reduzida à um perfil 2D, o mais simples possível sem comprometer os resultados das simulações. Para geração de malha foi utilizado o software Salome, onde foi feito um estudo de convergência de malha para determinar a versão ótima que viria a ser utilizada nas simulações. Para as simulações foi utilizado o software Open Foam, por se tratar de um software aberto para uso e que atendia os requisitos para este trabalho, dentre eles não ter custos agregados e poder simular tais perfis com baixo esforço computacional, visto que seria um empecilho se demandasse muito poder de processamento. Os Perfis atuais se mostraram condizentes e adequados ao uso e propósito geral da categoria, onde a zona de baixa pressão, o dito "vácuo"na linguagem coloquial de corridas, é extremamente benéfico e necessário à competição. Em termos de eficiência o melhor resultado trata-se do perfil
originalmente utilizado, que melhor desempenhou em termos de downforce apesar de gerar o maior arrasto entre todas as opções simuladas. Os resultados obtidos foram até certo ponto como os esperados ao início do projeto, porém ao simplificar a geometria do veículo para a simulação, novas possibilidades foram encontradas para aumento de desempenho, como a adição de um assoalho traseiro no veículo. Abstract: The effects of aerodynamics in a race car are one of the greatest points of engineering study in many teams, factory’s and development centers all over the world. It is a study that demands time„ theoretical basement and a lot of computer processing, all of this reflects on the final cost, as one of the expensive areas of development, can be as well The great vantage above other racing teams and vehicle factory’s, could represent gains in performance and fuel efficiency for example, it could be the difference between a winner and a middle grid team in the greatest racing leagues all over the planet. In this paper its presented the study and comparison between different types of airfoils and it’s effects in the aerodynamic forces in a NASCAR Brasil competition car. The study consists in project and analysis of different rear wing aerodynamic profiles and compare them to the model utilized in 2023 season, with the objective of understanding its flows and evaluate possible changes to improve the car and category. The software utilized to design and project the parts was the 2020 SolidWorks, starting off a complex 3D geometry that got simplified to be used in the software Salome 9.9.0 to generate a mesh and later be used in a 2D simulation on the 20.09 Open Foam, a open source software that ended up being the right choice principally being a free software and doesn’t had the need of a great computational processing power for its use. The original model proved being the best option between the ones that were in this study, in spite having the great drag generation, it has the great down force generation as well. The obtained results were align with the initial thoughts about the project,and with the ideals and performance desires of the category, but with the simplification of the geometry, new possibilities of vehicle’s performance improvements were verified