Dimensionamento de mecanismo para variação do ângulo de ataque de aerofólio destinado ao automobilismo com base em simulação numérica

Abstract

Os principais fatores que determinam um veículo de corrida vencedor são a potência motora disponível, a adesão do pneu ao solo, projeto de chassi e a sua aerodinâmica. Inicialmente avanços tecnológicos eram focados somente nos três primeiros e, pelo seu alto custo, somente equipes com maiores orçamentos eram vencedoras. Isso mudou com o refino do estudo da aerodinâmica, relativamente mais barata quando comparada com avanços em motores, pneus e chassi, e hoje em dia todo veículo de corrida passa por testes em tuneis de vento. Esse importante avanço tecnológico permite aos veículos maior capacidade de fazer curvas, maior capacidade de frenagem e ainda diminuição da potência motora requerida. Isso se dá pelo aumento da carga normal na interface pneu asfalto, proveniente da sustentação aerodinâmica, e pelo aumento ou diminuição da força resistiva ao movimento proveniente do arrasto aerodinâmico através de um aerofólio. Os aerofólios a princípio eram estáticos e com o tempo os engenheiros passaram a adotar aerofólios que atendessem as diferentes solicitações de uma pista como uma alta sustentação em uma curva de alta velocidade e um baixo arrasto em nas retas afim da obtenção de uma maior velocidade final. Isso se dá pela variação do angulo de ataque do aerofólio através de um mecanismo provido de motor elétrico que resista as forças aerodinâmicas. Essas forças devem ser conhecidas para o projeto do mecanismo e podem ser obtidas por simulações numéricas, que representam uma vantagem econômica em relação a outros métodos como túnel de vento. A obtenção destas forças através da fluidodinâmica computacional para a definição do motor elétrico capaz de variar o angulo de ataque do aerofólio e para a definição do suporte e uma otimização topológica deste são o objetivo deste trabalho. As simulações de fluidodinâmica computacional para este projeto serão comparadas a experimentos já realizados como forma de validar a simulação que inicialmente é bidimensional.