Engenharia Mecânica

A análise do comportamento transiente de um trocador de calor vem sendo estudada cada vez mais por pesquisadores. Este tipo de análise é importante para veículos de competição que estão sujeitos a situação de picos de potência. O objetivo deste trabalho foi estudar o comportamento de um trocador de calor normalmente usados em veículos automotivos quando em regime transiente. Para tanto foi desenvolvido um aparato experimental em túnel de vento onde este trocador de calor foi testado em diferentes condições de rejeição de calor. Um modelo matemático foi desenvolvido para simular o comportamento transiente do trocador. Este modelo foi validado com os dados experimentais e aplicado em algumas situações típicas de veículos de competição. A ferramenta gerada neste trabalho pode prever o comportamento de trocadores de calor automotivos quando em picos de rejeição térmica.

Cada vez mais as equipes de competição têm recorrido a ferramentas computacionais para desenvolver seus veículos, visando redução de custos com protótipos e testes físicos, bem como tempo de desenvolvimento. O simulador de tempo de volta é uma das ferramentas utilizadas, indispensável em categorias de topo, como a Fórmula 1, Indy e Le Mans. Ele permite estimar o tempo de volta de um veículo em uma pista. O presente trabalho lançou mão de um simulador de tempo de volta do tipo quasi-steady state destinado à categoria Fórmula SAE para simular o protótipo RS8 do Centro Universitário FEI e validou o resultado com base em tempos de volta em competição. Uma vez validado o modelo, simulou-se o novo protótipo RS9 para prever seu desempenho. O objetivo é modelar os veículos RS8 e RS9, e as pistas da competição, de forma a comparar os desempenhos. Em trabalhos futuros, poderão ser simuladas diferentes configurações do veículo para analisar quais delas efetivamente reduzem o tempo de volta, direcionando e otimizando os testes físicos. Foram criados dois modelos de veículo, com base em dados teóricos e empíricos fornecidos pela equipe Fórmula FEI. Por exemplo, a curva característica do motor foi levantada em dinamômetro, enquanto que os coeficientes aerodinâmicos foram determinados em simulação computacional de fluidodinâmica (CFD). Também foram gerados modelos de pistas de aceleração, skid-pad e autocross da etapa de Michigan de 2014 do circuito da Fórmula SAE. O programa adotado, OptimumLap, é de código fechado. Não tendo acesso às equações do movimento, um código de MATLAB foi criado para validar o cálculo da aceleração partindo do repouso, permitindo determinar as equações empregadas pelo simulador de tempo de volta. Determinadas as equações dinâmicas empregadas no programa OptimumLap, os resultados teóricos foram confrontados com os tempos das voltas da prova de Michigan 2014, para validação do modelo. Após a validação do modelo do veículo RS8, foram feitas as simulações das provas de Michigan 2014 com o novo protótipo RS9, finalizando o presente trabalho comparando os resultados e frisando as diferenças entre os dois veículos.

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