Estudo aerodinâmico de corpo rombudo com um difusor em efeito de solo usando ferramentas de dinâmica de fluidos computacional

Abstract

O uso de ferramentas de dinâmica de fluidos computacional tem se consolidado na indústria automobilística e aeronáutica e tem alcançado cada vez mais espaço no desenvolvimento de produtos e soluções alternativas em projetos de engenharia, em virtude da velocidade e do baixo custo de se elaborar modelos computacionais que evitam a necessidade da construção de modelos físicos para ensaios aerodinâmicos. Não obstante o constante aumento da velocidade dos processadores dos computadores, a complexidade das equações que regem a dinâmica dos fluidos ainda torna proibitivo o custo computacional de se modelar todas as escalas turbulentas em uma simulação de uma aplicação automotiva ou aeronáutica real, que em geral ocorrem em elevados números de Reynolds. Dessa forma a indústria tem se baseado em resultados de simulações baseadas nas Equações Médias de Navier Stokes (RANS), que permitem a descrição de um campo de escoamento médio com o uso de modelos de turbulência. Por esse motivo, resultados numéricos devem ser avaliados com critério e de preferência comparando-se com resultados experimentais. O presente trabalho propõe-se a investigar os resultados de simulações numéricas, usando o pacote comercial STAR-CCM+, do escoamento sobre um corpo rombudo com difusor, para a qual se possui resultados realizados no túnel de vento com assoalho de cinta rotativa da Universidade de Southampton. Mudanças à partir da primeira parte desse projeto possibilitaram visualizar que mesmo com o aumento da resolução da malha, certas estruturas aerodinâmicas não foram bem lidadas à partir dos modelos de turbulência como a região de descolamento, a intensidade e a quebra dos vórtices. Além disso, foi descoberto que a maior influência no erro do cálculo do coeficiente de arrasto é devido a pobre estimação do campo de pressão da região da base do difusor.