Testes de aerodinâmica

Apresentação na 26ª Semana da Engenharia do IEP
08/12/2020

Testes de aerodinâmica

Durante a última semana de novembro/2020, a equipe finalmente realizou os primeiros testes do ano, já que o acesso ao laboratório estava restrito devido à pandemia de covid-19. Além dos testes realizados em elétrica/eletrônica e powertrain, um dos focos desses testes era na área de aerodinâmica, a qual teve seu desenvolvimento iniciado apenas este ano. Para os estudos iniciais, foram planejado três testes:

Teste de Fios de barbante

Linhas de lã coladas ao longo da carenagem identificam o regime laminar/turbulento do ar, ajudando a otimização.

Este é um teste simples, onde espera-se visualizar o escoamento de ar pelo carro. Existem outros métodos semelhantes, como fumaça e óleo (muito utilizado na Fórmula 1), mas usar barbantes é consideravelmente mais prático. Foram tiradas várias fotos e o ponto de maior interesse a ser analisado é a região à frente dos radiadores, já que a ideia é ter sidepods no próximo protótipo.

Teste de Velocidade Constante

Marcação de 1 metro, a qual funciona como escala.

É um teste onde o carro precisa manter uma velocidade alta e constante. As forças aerodinâmicas crescem em função da velocidade ao quadrado, logo em velocidade alta é possível analisar os dados do curso da suspensão e ver se essas forças fazem o carro “subir” (lift) ou “descer” (downforce). Além disso, analisando cada eixo em separado, é possível encontrar o Centro de Pressão e a distribuição de lift/downforce do carro.

Neste teste foram tiradas fotos para comparar a altura do carro em duas velocidades distintas, 40km/h e 80km/h. A marcação de 1 metro foi usada como escala para compará-las.

Teste de Coast Down

Gráficos das forças de arrasto/resistência em função da velocidade.

O objetivo final desse teste é descobrir o coeficiente de arrasto do veículo. Pra isso, realizou-se um procedimento onde o carro é acelerado até uma velocidade determinada e depois de atingi-la o piloto deve deixar o carro desacelerar sozinho até parar (ou até velocidade estabelecida) sem freio e em ponto neutro. Aferindo o tempo até a parada é possível calcular as forças de resistência atuando sobre o carro.

Um ponto que merece destaque é que existem duas resistências principais atuando sobre o carro: a resistência aerodinâmica (arrasto) e resistência ao rolamento. Em velocidades altas, as duas resistências estão presentes. Nas baixas, é conveniente dizer que a resistência aerodinâmica é nula. Com isso, o teste tem que ser realizado nessas duas faixas de velocidade. Na baixa encontra-se a resistência ao rolamento, na alta a resistência total. Subtraindo a resistência ao rolamento da resistência total encontra-se a resistência aerodinâmica.

Ontem (04/12), foi realizado o teste apenas em velocidade baixa. Sem velocímetro funcional e problemas no mancal de rolamento do semieixo, os valores ficaram um pouco inconsistentes, porém teve-se algumas passadas boas e espera-se conseguir dados aceitáveis analisando os dados do GPS. Com isso, serão obtidos dados referentes à resistência a rolamento.

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