Apostila_Veículos_2012_Cap1_12
355 pág.

Apostila_Veículos_2012_Cap1_12


DisciplinaDinâmica Veicular153 materiais554 seguidores
Pré-visualização50 páginas
este problema, inerente da forma de Jaray, encurtando a parte traseira do veículo,
como mostrado na Figura 7.7.
Porém, como era de se esperar, a camada limite não se mantém colada até o final do
veículo, sofrendo separação bem antes do final, o que causa um aumento significativo da
turbulência na traseira, com isto, aumentando a resistência do ar. Porém, mesmo assim,
alguns veículos usaram esta conceituação na década de 30, como por exemplo o VW Sedan,
obtendo sucesso apreciável.
7.4 Pricípio de Kamm (Forma K)
Por volta de 1940 o professor Wunibald Kamm apresentou sua concepção, Figura 7.8-a,
que caracteriza-se por:
- A traseira do veículo cortada, apresentando uma superfície e não uma ponta ou aresta.
- A diminuição de seção para a traseira é lenta, seguindo a lei de formação de um fuso,
de forma a não causar deslocamento da camada limite até o ponto do corte.
A idéia surge do fato de que pela perda de energia das partículas de ar da camada limite
Capítulo 7 - Princípios de carrocerias aerodinâmicas. 147
Figura 7.8: Área de turbulência para as formas de Kamm e Jaray encurtada.
ocorre a sua separação, em um determinado ponto da carroceria, criando turbulência a partir
dai. Após este ponto a forma do corpo não cumpre mais a missão de dirigir o fluxo de ar e de
diminuir a resistência aerodinâmica total, assim deixa de ter utilidade podendo simplesmente
ser cortada fora.
A solução apresenta uma resistência superior à forma J original, mas com comprimento
do carro bem menor. Para as duas formas com mesmo comprimento, Figura 7.9, a forma
de Kamm possui menor coeficiente de resistência, pois a área de turbulência é sensivelmente
menor. Com esta solução consegue-se valores de \uf043\uf078 bastante favoráveis, comprimentos ra-
zoáveis e, ainda, um melhor espaço interno do veículo. Por estas razões, a forma K é referida
como sendo um ovo de Colombo.
7.5 Estudos de Lay
O professor Walter E. Lay, da Universidade de Michigan, realizou uma série de estudos
a fim de verificar a influência da parte traseira do veículo, bem como da parte dianteira,
na resistência aerodinâmica. Os resultados estão resumidos no quadro 7.1. A pesquisa se
desenvolveu, em 1933, usando um modelo desmontável onde se podia variar e combinar,
a vontade, a forma da frente e traseira do veículo. Na Figura 7.10 está representado um
esquema da maquete utilizada nos ensaios.
Analisando a tabela observa-se que a dianteira do tipo C não ajuda em nada a redução
da resistência aerodinâmica comparada com a D (ângulo do parabrisa de 45\uf06f), o que é ótimo,
já que a C prejudica bastante a visibilidade.
Quanto à traseira a redução de \uf043\uf078 é sensível apenas para formas adequadas do para-brisa
como se pode ver, comparando o \uf043\uf078 , para as combinações F - Z e C - X da Tabela 7.1.
Capítulo 7 - Princípios de carrocerias aerodinâmicas. 148
Figura 7.9: Comparação do Cx entre as formas J e K, para diferentes comprimentos.
Figura 7.10: Modelo usado por Lay em seus estudos.
Tabela 7.1: Estudo de Lay.
Traseira
W X Y Z
F 0\uf03b 35 0\uf03b 35 0\uf03b 32 0\uf03b 24
Frente do E 0\uf03b 32 0\uf03b 26 0\uf03b 25 0\uf03b 17
modelo D 0\uf03b 30 0\uf03b 23 0\uf03b 21 0\uf03b 12
C 0\uf03b 30 0\uf03b 24 0\uf03b 20 0\uf03b 12
Capítulo 7 - Princípios de carrocerias aerodinâmicas. 149
a)
c)
b)
PONTO DE INÍCIO DE
DESCOLAMENTO
PONTO DE INÍCIO DE
DESC LAMENTO
Figura 7.11: Meios de reduzir a resistência do ar.
Através desta análise verificou a importância de combinar tanto a traseira como a di-
anteira, não bastando somente uma delas ter forma favorável, para que se tenha uma forma
com bom rendimento aerodinâmico.
7.6 Meios de diminuir a resistência do ar
7.6.1 Sucção da camada limite
Em carros com motor traseiro, onde o ar de refrigeração do motor é fornecido pelo
ventilador, é interessante captar o ar em zonas de alta pressão dinâmica, ou seja sugá-lo na
zona onde a camada limite tende a se separar, como se mostra na figura 7.11-a. Consegue-se,
com isto, a diminuição da resistência do ar, devido a não existência de zonas de alta pressão
dinâmica. Este artifício é usado no Porsche 911 - fabricado na Alemanha, conforme se mostra
na Figura 7.11-b.
7.6.2 Palhetas direcionais
O uso de palhetas direcionais Figura 7.11-c, em locais de variação brusca da seção
transversal da carroceria, garantem um maior contato da camada limite com a superfície
do veículo. As palhetas direcionais, colocadas em locais onde a camada limite começa a se
descolar, impedem a propagação deste descolamento para a frente do veículo, garantindo
assim uma menor área de turbulência na sua traseira, o que reduz a força de arraste.
Em carrocerias com \uf043\uf078 baixo o emprego de palhetas direcionais para redução do \uf043\uf078 é
duvidoso, já que a própria palheta possui uma resistência aerodinâmica. O efeito global,
neste caso, é melhor analisado a partir de testes em túneis de vento ou por análise numérica.
Capítulo 7 - Princípios de carrocerias aerodinâmicas. 150
Figura 7.12: Emprego de cantos auxiliares em locais de deslocamento da camada limite.
7.6.3 Cantos auxiliares
Conforme visto anteriormente, a separação da camada limite se dá devido a um gradiente
adverso de pressão que vai freiando o ar. Uma vez formada turbulência, como mostrado na
Figura 7.12-a, esta age como uma cunha podendo prolongar a zona de separação.
A utilização de cantos auxiliares, Figura 7.12-b, nas zonas críticas na forma de um pro-
longamento da parede externa sobre a superfície posterior impede, em parte, o fluxo contrário
formador da cunha. O seu emprego pode causar uma diminuição apreciável da resistência
do ar.
7.7 Distribuição de pressão
O estudo de como se distribui a pressão, sobre e sob a carroceria do veículo, permite uma
previsão do seu comportamento. O estudo dessa distribuição é importante tanto em proble-
mas de resistência ao avanço, como em problemas de estabilidade do veículo. A observação
das curvas de distribuição de pressões permite ao construtor de ter idéias de como melhorar
o desempenho do seu veículo.
O veículo pouco aerodinâmico, apresenta distribuição de pressão bastante irregular, com
picos acentuados. Essas irregularidades correspondem a flutuações bastante bruscas na ve-
locidade do fluído e, conseqüente, formação de turbulência. Esse efeito, da variação da
geometria da carroceria sobre a distribuição de pressões, pode ser visualizado na Figura
7.13.
Para veículos com características mais aerodinâmicas, tais como as formas K e J, mostradas
Capítulo 7 - Princípios de carrocerias aerodinâmicas. 151
1.0
0.8
0.6
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
-0.8
-1.0
Figura 7.13: Distribuição de pressão resultantes em um veículo de concepção antiga.
Figura 7.14: Distribuição de pressão nas formas de Jaray e de Kamm.
nas Figuras 7.14-a e b, a distribuição de pressões é mais suave o que justifica os baixos coe-
ficientes de resistência aerodinâmica em relação às formas de veículos mais ntigos, tais como
o mostrado na Figura 7.13.
Nas carrocerias com as formas J e K, tal como as mostradas na Figura 7.14, tem-se três
zonas de pressão positiva, uma na frente do carro, outra no para-brisa e outra no fim da
carroceria. Nas duas primeiras zonas a pressão positiva é causada pela pressão dinâmica
do ar e a na última pela desaceleração da massa de ar. As duas zonas de depressão, uma
sobre o capo e outra no teto após o para-brisa, ocorrem devido a aceleração da massa de ar
pela variação da seção da carroceria e, como pode ser observado na Figura 7.14, a curva da
distribuição de pressões varia de forma relativamente suave entre esses pontos característicos.
Quanto à forma da parte dianteira da carroceria, ummaior afilamento desta é conveniente
pois reduz o gradiente de pressão e a depressão sobre o capo. A redução desta depressão
diminui tanto a resistência ao avanço como a força de sustentação que age na frente. A
variação da pressão de forma menos acentuada é conveniente, pois impede a formação de
turbulência