Estudo do escoamento de ar sobre a carroceria de um ônibus usando um programa de CFD e comparação com dados experimentais
Data
2017-11-15
Autores
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Editor
Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da USP
Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Universidade de São Paulo
Escola de Engenharia de São Carlos
Resumo
Descrição
Dois dos principais objetivos no estudo da aerodinâmica de veículos comerciais são a redução no consumo de combustível e o aumento na eficiência da refrigeração do motor. Esses objetivos podem ser alcançados através do desenvolvimento de dispositivos que modifiquem o escoamento do ar ao redor do veículo e também através da alteração da forma das superfícies externas. A inclinação das superfícies da parte traseira de um ônibus, por exemplo, tem grande influência sobre a esteira turbulenta que se forma atrás do veículo. O uso de ferramentas computacionais permite uma redução de custo e maior flexibilidade na análise aerodinâmica de autoveículos. Ainda é preciso, no entanto, que o resultado dessas ferramentas computacionais seja verificado com o maior número possível de casos para que se possa escolher e ajustar o modelo matemático de forma adequada. O objetivo do presente trabalho é a verificação dos resultados computacionais e experimentais no desenvolvimento de metodologias que visem à redução no consumo de combustível e aumento na eficiência da refrigeração do motor. Foram comparados resultados experimentais e computacionais do escoamento sobre um modelo de um ônibus comercial em escala 1:17,5. Para a realização do experimento foi utilizado um túnel de vento de seção aberta, onde foram analisadas as distribuições de pressão nas superfícies da carroceria e o arrasto aerodinâmico. Para o teste computacional, foi utilizado um software de dinâmica dos fluidos computacional em que as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds são resolvidas pelo método dos volumes finitos usando um modelo de turbulência RNG 'capa' - 'épsilon'
Two main objectives in the study of commercial vehicle aerodynamics are the reduction in fuel consumption and the improvement in engine refrigeration efficiency. These objectives can be achieved through development of devices which vary the flow characteristics around the vehicle and also through modification of the shape of external surfaces. The slope of rear surfaces, for instance, has large influence over the wake turbulence which forms behind the vehicle. The use of computational tools yields cost reduction and greater flexibility in automotive aerodynamic analysis. There is still a need, however, for verification of results, generated by these computational tools, with the largest possible number of test cases so that the mathematical model is adequately chosen and adjusted. The objective of the present work is the verification of experimental and computational results in the development of methodologies aiming at reduction of fuel consumption and improvement in engine refrigeration efficiency. Experimental and computational aerodynamic results were compared for a commercial bus model with a 1:17.5 scale. The experiments were conducted in an open section wind tunnel where pressure distribution and aerodynamic drag were analyzed. The numerical analysis was conducted using computational fluid dynamics software which solves the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations using the finite volume method with a RNG 'capa' - 'épsilon' turbulence model
Two main objectives in the study of commercial vehicle aerodynamics are the reduction in fuel consumption and the improvement in engine refrigeration efficiency. These objectives can be achieved through development of devices which vary the flow characteristics around the vehicle and also through modification of the shape of external surfaces. The slope of rear surfaces, for instance, has large influence over the wake turbulence which forms behind the vehicle. The use of computational tools yields cost reduction and greater flexibility in automotive aerodynamic analysis. There is still a need, however, for verification of results, generated by these computational tools, with the largest possible number of test cases so that the mathematical model is adequately chosen and adjusted. The objective of the present work is the verification of experimental and computational results in the development of methodologies aiming at reduction of fuel consumption and improvement in engine refrigeration efficiency. Experimental and computational aerodynamic results were compared for a commercial bus model with a 1:17.5 scale. The experiments were conducted in an open section wind tunnel where pressure distribution and aerodynamic drag were analyzed. The numerical analysis was conducted using computational fluid dynamics software which solves the Reynolds Averaged Navier-Stokes equations using the finite volume method with a RNG 'capa' - 'épsilon' turbulence model
Palavras-chave
modelo de turbulência RNG 'capa' - 'épsilon', arrasto aerodinâmico, coeficiente de pressão, esteira turbulenta, força lateral, side force, RNG 'capa' - 'épsilon' turbulence model, pressure coefficient, aerodynamic drag, turbulent wake