quarta-feira, 14 de dezembro de 2011
AERODINÂMICA VIRTUAL ANTES DE IR À PISTA*
* Por Christian Pahlke
A aerodinâmica é uma das influências mais importantes na performance de um carro de alta velocidade como um fórmula, GT ou DTM. Engenheiros podem determinar a eficiência aerodinâmica estudando o fluxo de ar que passa por cima, por baixo e pelos lados do veículo. Quanto menor o distúrbio do ar em volta do carro, melhor será a performance e maior será a velocidade.
Especificamente, os aerodinamicistas medem três variáveis: “downforce“, arrasto e balanço.
“Downforce” é a força que empurra o veículo em alta velocidade contra o solo; arrasto, também conhecido como “drag”, é a força que faz resistência ao movimento do veículo. Já o balanço é a mudança de altura do carro no momento da frenagem, onde faz a topologia do fluxo de ar se alterar em volta do carro.
Uma importante ferramenta virtual, usada hoje para a investigação destas três variáveis mencionadas acima, é o CFD conhecido como “Computational Fluid Dynamics” (fluidodinâmica computacional).
CFD é uma tecnologia computacional que estuda a dinâmica de qualquer tipo de fluído, como gases e líquidos. Nas categorias de esporte a motor, o CFD é usado para modelar um carro virtual em uma situação similar à realidade. As leis físicas são as mesmas e o objetivo é predizer quanto “downforce“ e arrasto se ganha ou se perde variando as formas externas do veículo. Adicionalmente é possível investigar a resposta aerodinâmica do carro em situações de mudanças climáticas e de diferentes superfícies de pista.
Aerodinamicistas também podem usar o CFD para visualizar e aumentar o seu entendimento de como o fluxo de ar se comportará. A figura acima é um exemplo de como é possível montar uma ilustração 3D focada apenas na asa traseira. Isto é uma grande vantagem para o engenheiro, pois muitas vezes é necessário investigar pontos escondidos, que são importantes para o entendimento do fluxo de ar. Isto também garante um maior número de experimentos de diferentes formas em um menor tempo de duração.
Tipicamente, os times de F1 ou outras categorias usam o CFD na primeira etapa do desenvolvimento carro, pois assim é possível experimentar mais varáveis. O tempo que levaria para estas peças serem fabricadas na oficina e serem testadas no túnel de vento é economizado e o entendimento do fluxo de ar restringe a tentativa de experimentos fúteis.
No entanto, há uma grande discussão polêmica entre os engenheiros do automobilismo sobre as vantagens e desvantagens do CFD. Obviamente não poderei explicá-las tudo neste texto, mas é importante mencionar o seguinte: podemos contar nos dedos de apenas duas mãos as pessoas que realmente conhecem o potencial completo do CFD para o desenvolvimento aerodinâmico de carros de corrida neste planeta.
Infelizmente, os meus poucos cinco anos de experiência com esta ferramenta não foram suficientes para esta proeza.
A aerodinâmica é uma das influências mais importantes na performance de um carro de alta velocidade como um fórmula, GT ou DTM. Engenheiros podem determinar a eficiência aerodinâmica estudando o fluxo de ar que passa por cima, por baixo e pelos lados do veículo. Quanto menor o distúrbio do ar em volta do carro, melhor será a performance e maior será a velocidade.
Especificamente, os aerodinamicistas medem três variáveis: “downforce“, arrasto e balanço.
“Downforce” é a força que empurra o veículo em alta velocidade contra o solo; arrasto, também conhecido como “drag”, é a força que faz resistência ao movimento do veículo. Já o balanço é a mudança de altura do carro no momento da frenagem, onde faz a topologia do fluxo de ar se alterar em volta do carro.
Uma importante ferramenta virtual, usada hoje para a investigação destas três variáveis mencionadas acima, é o CFD conhecido como “Computational Fluid Dynamics” (fluidodinâmica computacional).
CFD é uma tecnologia computacional que estuda a dinâmica de qualquer tipo de fluído, como gases e líquidos. Nas categorias de esporte a motor, o CFD é usado para modelar um carro virtual em uma situação similar à realidade. As leis físicas são as mesmas e o objetivo é predizer quanto “downforce“ e arrasto se ganha ou se perde variando as formas externas do veículo. Adicionalmente é possível investigar a resposta aerodinâmica do carro em situações de mudanças climáticas e de diferentes superfícies de pista.
Aerodinamicistas também podem usar o CFD para visualizar e aumentar o seu entendimento de como o fluxo de ar se comportará. A figura acima é um exemplo de como é possível montar uma ilustração 3D focada apenas na asa traseira. Isto é uma grande vantagem para o engenheiro, pois muitas vezes é necessário investigar pontos escondidos, que são importantes para o entendimento do fluxo de ar. Isto também garante um maior número de experimentos de diferentes formas em um menor tempo de duração.
Tipicamente, os times de F1 ou outras categorias usam o CFD na primeira etapa do desenvolvimento carro, pois assim é possível experimentar mais varáveis. O tempo que levaria para estas peças serem fabricadas na oficina e serem testadas no túnel de vento é economizado e o entendimento do fluxo de ar restringe a tentativa de experimentos fúteis.
No entanto, há uma grande discussão polêmica entre os engenheiros do automobilismo sobre as vantagens e desvantagens do CFD. Obviamente não poderei explicá-las tudo neste texto, mas é importante mencionar o seguinte: podemos contar nos dedos de apenas duas mãos as pessoas que realmente conhecem o potencial completo do CFD para o desenvolvimento aerodinâmico de carros de corrida neste planeta.
Infelizmente, os meus poucos cinco anos de experiência com esta ferramenta não foram suficientes para esta proeza.
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