Estudo aerodinâmico de asa em efeito solo gerando downforce utilizando ferramentas de dinâmica de fluidos computacional

Abstract

Estudo aerodinâmico de uma asa de Fórmula 1 em efeito solo usando ferramentas CFD para estabelecer diretrizes de abordagem numérica deste tipo de aplicação. Comparando diferentes modelos de turbulência e elementos de malha disponibilizados pelo pacote comercial StarCCM+, o trabalho teve foco nas simulações das Equações Médias de Reynolds (RANS) sobre a asa dianteira de um F1 Tyrrel 026. Dados de experimentos realizados no túnel de vento de cinta rotativa da Universidade de Southampton com esta mesma asa são utilizados para validação. Os modelos de turbulência avaliados são Spalart-Allmaras e 𝑘-𝜀 e os elementos de malha são tetraédrico, dodecaédrico e hexaédrico. O coeficiente de sustentação e arrasto são plotados contra a altura adimensional e comparados com o resultado experimental. As estruturas e fenômenos do escoamento também são comparadas com resultados de técnicas PIV e LDA utilizadas no experimento. Os resultados obtidos demonstram que os fenômenos do escoamento ocorrem para regiões um pouco mais altas para as simulações numéricas quando comparados com os resultados experimentais. As curvas de sustentação foram subestimadas e as de arrasto foram superestimadas para a grande maioria dos casos, havendo maior divergência para as regiões mais distantes do solo. O modelo 𝑘-𝜀 apresentou resultados mais precisos para o arrasto. Nenhum modelo de malha demonstrou superioridade absoluta sobre os outros nos critérios avaliados.