Estudo aerodinâmico de um protótipo veicular de eficiência energética por meio de simulações fluidodinâmicas computacionais

Abstract

Neste trabalho, foi desenvolvido um estudo aerodinâmico sobre a nova carenagem do protótipo de eficiência energética do Instituto Federal do Rio Grande do Sul – Campus Erechim, que participa das competições nacionais e internacionais da Shell Eco-marathon. Em tempos de elevadas demandas energéticas e aumento de níveis de poluição, o consumo de recursos finitos de forma cautelosa deve ser considerado. Em vista disso, a Shell Eco-marathon fomenta o desenvolvimento de novas tecnologias e projetos sustentáveis no âmbito da eficiência energética veicular. Nesse contexto, visando a otimização dos recursos disponíveis bem como da autonomia de consumo de gasolina em função da otimização aerodinâmica, o estudo se faz necessário durante a etapa de concepção do modelo, de forma a auxiliar as tomadas de decisões quanto à definição do formato e das dimensões do veículo. Para isso, fez-se uso de simulações computacionais fluidodinâmicas, realizadas por meio do software Ansys, com foco na obtenção dos coeficientes de arrasto (CD) e de sustentação (CL) do protótipo para as condições encontradas em pista durante as competições, com escoamentos de 25 e 40 km/h, além da visualização de características dos escoamentos. A metodologia empregada se baseou na definição de etapas e padrões para o processo, de modo a facilitar o fluxo das simulações e as análises dos resultados. Desenvolveu-se um estudo prévio do corpo de referência de Ahmed (25° inclinação traseira) com o objetivo de validação das simulações através da comparação de dados experimentais e simulados, em que se obteve uma diferença de 2,68% entre os coeficientes de arrasto; além disso, observou-se grande semelhança entre os comportamentos dos escoamentos. Desta forma, obteve-se experiência e informações valiosas para corretas configurações e desenvolvimentos das simulações. Quanto ao modelo Camelo II do protótipo, obteve-se valores de CD e CL equivalentes a 0,0784 e -0,226 no cenário de 25 km/h, respectivamente, representando um desempenho aerodinamicamente eficiente; o que é reforçado ao analisar a interação do fluido objeto, em que o ar apresenta boa aderência e relativa baixa deflexão.