Desenvolvimento e validação experimental de dispositivos aerodinâmicos para veículos de competição

Abstract

Este trabalho investiga o efeito de um pacote aerodinâmico em um veículo de competição do tipo Fórmula SAE, combinando simulações numéricas em Computational Fluid Dynamics (CFD) com ensaios experimentais em túnel de vento. Inicialmente, são revisados conceitos de aerodinâmica veicular e os principais dispositivos aplicados a carros de competição, com foco em maximizar a força descendente e controlar o arrasto em veículos monoposto de pequeno porte. Em seguida, desenvolve-se em ambiente CAD um modelo completo do veículo, nas configurações com e sem pacote aerodinâmico, e realiza-se um conjunto de simulações em CFD para estimar coeficientes de arrasto e sustentação, bem como o impacto no tempo de volta. Na etapa experimental, projeta-se e constrói-se uma bancada de ensaios específica para túnel de vento, baseada em uma balança de forças com cinco células de carga single-point, módulos HX711, microcontrolador Arduino e um logger em Python, permitindo medir simultaneamente as componentes de sustentação e arrasto, além de calcular momentos de arfagem e rolagem do modelo em escala 1:8. São desenvolvidos procedimentos de calibração, filtragem de sinais e correção do acoplamento entre sustentação e arrasto devido ao momento de flexão nas hastes de suporte. Os resultados mostram que o pacote aerodinâmico aumenta significativamente a força descendente e altera o balanço de cargas entre eixos, com tendência consistente entre CFD e ensaio, e boa concordância para o arrasto, sobretudo na configuração sem aerodinâmica. Conclui-se que a metodologia proposta, integrando CAD, CFD, manufatura aditiva e ensaios em túnel de vento, é eficaz para o desenvolvimento e validação de dispositivos aerodinâmicos em veículos de competição, estabelecendo uma base experimental para futuras otimizações e estudos em escala real.