Análise computacional do projeto aerodinâmico de um fórmula sae: escolhas de design

Abstract

O presente trabalho trata da análise computacional de dispositivos aerodinâmicos aplicados a veículos do tipo Fórmula SAE, com o objetivo de avaliar diferentes configurações geométricas quanto ao desempenho em simulações numéricas de dinâmica dos fluidos computacional (CFD), considerando as restrições técnicas impostas pelo regulamento vigente da competição. As simulações foram desenvolvidas no software ANSYS Fluent e englobam a análise de malhas, definição de modelos de turbulência, imposição de condições de contorno e aplicação de estratégias de refinamento para escoamento externo tridimensional. Foram analisadas distintas geometrias de asas dianteiras e dispositivos aerodinâmicos laterais, além da introdução de modificações como geradores de vórtices, com vistas a compreender sua influência sobre o comportamento do escoamento ao redor do veículo e seus dispositivos. Destaca-se que o novo pacote aerodinâmico desenvolvido atendeu aos critérios de projeto estabelecidos, superando o valor mínimo de eficiência aerodinâmica e atingindo a meta de distribuição de carga no eixo dianteiro, resultando em melhorias significativas no balanço e na manobrabilidade do protótipo em curvas.

The present study conducts a computational analysis of aerodynamic devices applied to Formula SAE vehicles, aiming to evaluate different geometric configurations regarding their performance in computational fluid dynamics (CFD) simulations, considering the technical constraints imposed by the current competition regulations. The simulations were carried out using the ANSYS Fluent software and include mesh analysis, definition of turbulence models, application of boundary conditions, and refinement strategies for external three-dimensional flow. Different geometries of front wings and lateral aerodynamic devices were analyzed, in addition to the introduction of modifications such as vortex generators, in order to understand their influence on the flow behavior around the vehicle and its components. It is worth noting that the new aerodynamic package developed met the established design criteria, surpassing the minimum aerodynamic efficiency target and achieving the desired front axle load distribution, resulting in significant improvements in the balance and cornering maneuverability of the prototype.