Estudo do comportamento fluidodinâmico do escoamento em asa de caminhão de Copa Truck

Abstract

À medida que a indústria automobilística se desenvolve e os veículos cada vez mais atingem os seus limites, aumenta a necessidade de se descobrir novas tecnologias e estudos mais aprofundados em aerodinâmica para a evolução do esporte de alta velocidade.. Neste sentido, percebe-se uma crescente substituição do empirismo – entenda-se tentativa e erro – pelos métodos científicos. Este trabalho, portanto, traz contribuição neste cenário a partir da apresentação de um estudo sobre o escoamento em diferentes perfis superiores de asa de caminhões de corrida, utilizando análise de fluidodinâmica computacional (CFD) com o programa Fluent. O método CFD utilizado resolve as equações de Navier-Stokes com média de Reynolds (RANS), em regime permanente. O modelo de turbulência SST k-ω foi utilizado, pois apresentou os melhores resultados, possui melhor acurácia para esta aplicação e se mostrou o mais indicado em termos das convergências. Na primeira etapa deste estudo, para efeito de verificação da convergência, foram testados diferentes tipos de malhas, com diferentes refinamentos, sendo a malha PoliHexcore apresentando os melhores resultados de convergência e de tempo computacional. Em uma primeira etapa, fora simulado um perfil cuja geometria corresponde a atualmente aplicada nos caminhões da Copa Truck. Em uma segunda etapa, uma geometria nova baseada em asa de carros da Formula 1 foi adaptado para o caminhão. Finalmente, na terceira e última etapa, fez-se a comparação e discussão dos resultados provenientes dos perfis estudados, tomando como base o coeficiente de arrasto (��D) e o coeficiente de sustentação (����), o tamanho da camada limite e a vorticidade na esteira formada. Como conclusão geral, o leitor verificará a interessante relação entre os resultados cientificamente obtidos e sua possível vantagem na aplicação nas pistas.

As the automobile industry develops and vehicles increasingly reach their limits, the need to discover new technologies and more in-depth studies in aerodynamics for the evolution of high speed sport increases. In this sense, we can see a growing replacement of empiricism, that is, trial and error, by scientific methods. This work, therefore, makes a contribution to this scenario by presenting a study on the flow in different racing trucks upper wing profiles, using computational fluid dynamics (CFD) analysis with the Fluent program. The CFD method used solves the Reynolds-averaged Navier-Stokes equations (RANS), in steady state. The SST k-ω turbulence model was used, as it presented the best results, has better accuracy for this application and proved to be the most suitable in terms of convergence. In the first stage of this study, for the purpose of verifying convergence, different types of meshes were tested, with different refinements, with the PolyHexcore mesh presenting the best convergence and computational time results. In a first stage, a profile was simulated whose geometry corresponds to that currently applied to Copa Truck trucks. In a second stage, a new geometry based on Formula 1 car wings was adapted for the truck. Finally, in the third and final stage, the results from the studied profiles were compared and discussed, based on the drag coefficient (��D) and the lift coefficient (����), the size of the boundary layer and the vorticity in the wake formed. As a general conclusion, the reader will see the interesting relationship between the scientifically obtained results and their possible advantage in application on the tracks.