O Relatório Aerodinâmico
Por: Douglas Lins • 9/6/2021 • Pesquisas Acadêmicas • 1.829 Palavras (8 Páginas) • 100 Visualizações
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Universidade Federal Rural de Pernambuco
Unidade Acadêmica do Cabo de Santo Agostinho
Relatório de atividades
ANÁLISE DOS RESULTADOS AERODINÂMICOS OBTIDOS SOBRE UM MODELO DE BICO DA CARENAGEM UTILIZANDO O FLUENT
Alunos: Douglas da Silva Lins
Mentor: Professor Dagnone
Objetivo
O objetivo do trabalho é analisar o escoamento sobre o bico da carenagem do modelo de fórmula da Evolt Racing, utilizando um método de mercado de mecânica dos fluidos computacional no Ansys® Workbench (Fluent) v19.2. Obtendo assim resultados das forças e coeficientes aerodinâmicos necessários. Com os resultados analisados, serão analisadas as possibilidades de um dado coerente e utilizar os modelos como base para uma boa reação do produto final com o funcionamento físico real.
Revisão Bibliográfica
Nesta parte do relatório será mostrado os aspectos físicos que foram usados para a interpretação física da simulação.
White (2011), um corpo em qualquer que seja o seu formato, quando introduzido em um fluido, será influenciado por 3 forças e momentos principais, são elas: Arrasto, força que atua em direção paralela à direção da corrente livre, e mais duas forças de sustentação, que acabam agindo em sentido ortogonal a geometria.
Figura 1 – Forças e momentos advindos de um escoamento[pic 3]
Fonte: WHITE (2011)
O objetivo deste documento é focar na força de arrasto na geometria do bico da carenagem, a força de arrasto está relacionada com o coeficiente de arrasto ), este coeficiente é definido como a razão entre o e uma pressão dinâmica de corrente livre, , sendo a velocidade do fluído paralelo a geometria, e a densidade do fluido.[pic 4][pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]
(1)[pic 10]
Área Frontal da geometria – parte da área da geometria que fica em um plano perpendicular à direção da corrente.[pic 11]
Densidade do fluido.[pic 12]
Velocidade do fluido.[pic 13]
Força de arrasto.[pic 14]
O termo (1/2), é decorrente das atribuições De Bernoulli e Euler.
A força de Arrasto ainda pode ser determinada por outra equação em que se consiste duas parcelas, o arrasto de atrito e o arrasto de forma, são consideradas algumas variáveis como tensor de tensões viscosas , tensão essa que atua na superfície da área superficial da geometria, e a pressão agente na superfície do corpo.[pic 15][pic 16]
(2)[pic 17]
Elemento de área na superfície do corpo[pic 18]
Projeção direcionada ao escoamento do vetor unitário normal à superfície.[pic 19]
Tensão viscosa.[pic 20]
Pressão agente na superfície do corpo.[pic 21]
Os cálculos analíticos e numéricos da força de arrasto para a equação (2) ainda é um desafio para a análise teórica da mecânica dos fluidos, exceto para placas planas ou corpos muito delgados, essa dificuldade é devida ao fenômeno da “separação do escoamento”. Existe uma teoria chamada de camada limite ela determina o ponto de separação do fluido na área de contato, mas ainda não avalia corretamente a pressão na região de separação.
Metodologia
Dinâmica dos Fluidos Computacional
A análise metodológica empregada nesta parte do projeto é simulação a partir do CFD (Fluidodinâmica Computacional), esta área do conhecimento possui uma ferramenta de simulações numéricas de escoamento de fluidos. O método CFD utiliza duas áreas do conhecimento da engenharia, a mecânica dos fluidos e o cálculo numérico, as equações estabelecidas de escoamento de fluidos têm origem na mecânica dos fluidos e são utilizados diversos métodos numéricos pra a solução de problemas importados.
Geometria, Domínio e Malha
O pré-projeto é de extrema importância para esse tipo de simulação, algumas preparações são necessárias para a aplicação das condições de contorno.
A geometria do bico carenagem foi modelada no Solidworks 2018. A base para a construção da geometria foi no método comparativo com outros projetos de equipes participantes da competição.
Figura 2 – modelagem do bico da carenagem[pic 22]
Fonte: AUTORIA, Solidworks® 2018
A próxima parte da análise, foi estabelecer o domínio em que o bico estaria incluso, isso se diz respeito a geometria em que o programa tomará como base para realização das soluções.
Figura 3 – Domínio da simulação[pic 23]
Fonte: AUTORIA, Ansys®
Pensando em um domínio de classe reduzida, pensando em analisar os detalhes mínimos que correm no contato mais próximo do fluido com a geometria.
Domínio:
X – Comprimento (m);
Y – Altura (m);
Z – Profundidade (m);
Valores a partir da geometria:
+X = 2 m Y = 3 m +Z = 3 m
-X = 2 m -Y = 0,1 m -Z = 9 m
O Y da direção negativa, foi representado como o chão no domínio.
É necessário a dominação de algumas partições do domínio. Foi de dito como inlet (entrada), a parte frontal da geometria onde o bico está inserido e onde será introduzido a velocidade do fluido, outlet (saída), a parte traseira da geometria e onde será introduzida a pressão relacionada, fluid outer wall (parede externa do fluido), a parte externa da geometria e por fim, wall (paredes) o bico aproximado da parte baixa do “fluid outer wall”. Com o domínio definido a parte mais importante de simulação é iniciada que é a malhada do sistema.
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