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Title: Estudo aerodinâmico de geometrias multielementos para os difusores de um carro de Fórmula SAE
Authors: Marra, Felipe Monteiro Rebello
metadata.dc.contributor.advisor: Álvarez, Daniel Rodríguez
metadata.dc.contributor.members: Alves, Leonardo Santos de Brito
Avanci, Mateus Peixoto
Issue Date: 2018
Publisher: Universidade Federal Fluminense
Citation: Marra, Felipe Monteiro Rebello. Estudo aerodinâmico de geometrias multielementos para os difusores de um carro de Fórmula SAE. 2018. 84f. Trabalho de Conclusão de Curso (Graduação em Engenharia Mecânica) - Escola de Engenharia, Universidade Federal Fluminense, 2018.
Abstract: O assoalho é um dos principais elementos de um carro de corridas a se explorar para a produção de forças aerodinâmicas negativas que aumentam a aderência ao chão, chamadas de downforce, fundamental para um bom desempenho na maioria das categorias. Por suas grandes dimensões, em relação às do carro, a redução da pressão abaixo do assoalho pode levar a aumentos significativos da downforce e, com isso, a menores tempos de volta. Para tal, devem ser utilizados difusores ao final da peça, a fim de se acelerar o ar e, consequentemente, reduzir-se a pressão estática. A geometria do difusor é, então, fundamental para o desempenho do veículo e neste trabalho foram estudadas diferentes configurações para o mesmo, a fim de se verificar a efetividade do uso de múltiplos elementos para sua composição. Todo o desenvolvimento foi pensado para um carro de Formula SAE, categoria estudantil onde, mesmo com as baixas velocidades alcançadas, raramente ultrapassando os 100km/h, a aerodinâmica dos carros é decisiva para o sucesso nas competições. O regulamento pouco restritivo permite aos estudantes criarem soluções variadas. Através de simulações computacionais com o programa ANSYS Fluent, modelos bidimensionais de possíveis geometrias para o assoalho foram avaliados. Os resultados mostraram que configurações com múltiplos elementos seriam capazes de produzir valores superiores de downforce para o assoalho em comparação a difusores simples. O aumento do coeficiente de arrasto é significativo, mas os ganhos obtidos em questão de downforce o tornam aceitável para a categoria. Além disso, a possibilidade de ajuste os elementos ofereceria mais uma oportunidade de acerto do carro.
metadata.dc.description.abstractother: The undertray is one of the main elements to be explored for producing negative lift forces in a race car, that increase the adherence to the ground and which are of primary importance for a good performance at most of categories. Because of its large dimensions in relation to the ones of the car, the reduction of static pressure below the undertray can lead to great improvement of the downforce, leading to reduced lap times. As an option, diffusers can be used at the end of this part to accelerate the air and, as a consequence, to decrease the static pressure. Then, the diffuser geometry is primordial to the performance and different configurations for it were studied in this work in order to verify the effectiveness of multi-element geometries. The whole development has been thought for a Formula SAE car, a student category where, even with speeds usually lower than 100km/h, aerodynamics is decisive for the success in competitions. The regulations, which are not very restrictive to aerodynamic devices, allow the students to create varied solutions. Two-dimensional models representing geometries for the undertray have been tested through computational simulations using the ANSYS Fluent software. The results showed that the multi-element configurations would be capable of producing higher values of downforce for the undertray in comparison with the single diffusers. The increase of the drag coefficient is significative, but the downforce gains make it acceptable for the category. Furthermore, the greater adjustability provided by the multi-element geometries would offer one way more to find the best adjustment for the car.
URI: https://app.uff.br/riuff/handle/1/7691
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