aula_5_aerodinamica
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Dinâmica de Veículos
2/2013
Profa. Suzana Moreira Avila
AERODINÂMICA
AULA 7
Aerodinâmica \u2013 DEFINIÇÃO
A aerodinâmica é o estudo do movimento de
fluidos gasosos, relativo às suas propriedades
e características, e às forças que exercem em
corpos sólidos neles imersos.
Aerodinâmica \u2013 DEFINIÇÃO
Relacionada com a capacidade que um
determinado corpo tem para enfrentar a
barreira de ar que se forma a sua frente
durante um deslocamento em alta velocidade.
Aerodinâmica Veicular
Aerodinâmica Veicular
\u2022 A primeira preocupação dos construtores foi
justamente com o problema da resistência
aerodinâmica, já que esta afeta sensivelmente a
potência consumida pelo veículo.
\u2022 Embora os primeiros estudos detalhados tenham
sido iniciados em 1920,até o dia de hoje a maioria
dos carros possuem uma forma que leva a um
desperdício de potência da ordem de 30 a 40%.
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
Forças Aerodinâmicas
Forças Aerodinâmicas
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Arrasto
Força gerada quando um objeto sólido se
move através de um meio fluido como água ou
ar. Ela aumenta com a velocidade.
Arrasto
2
2
1 VACF AA \u3c1=
\u2022 Força de arrasto
\u2022 CA = coeficiente de arrasto
3/22557.1 mKgar =\u3c1
Coeficiente de Arrasto
\u2022 Quanto menor o coeficiente de arrasto CA melhor a
aerodinâmica do veículo.
\u2022Superfícies suaves e arredondadas permitem que o ar
flua melhor reduzindo o arrasto. Ex.: gota d\u2019água.
\u2022Carros atuais tem um CA por volta de 0,3. Picapes
\u201cquadradonas\u201d tem um CAem torno de 0,4.
Fonte: www.howstuffworks.com
Coeficiente de Arrasto
\u2022 Veículo híbrido Toyota Prius, tem CA = 0,26. Uma 
redução no CA em 0,1 pode diminuir o consumo em
0,09 Km/l
Fonte: www.howstuffworks.com
Coeficiente de Arrasto
Coeficiente de Arrasto
Fonte: Apostila PUCRS/DEM Prof. Jorge V. Alé
Desenvolvimento da camada limite
\u2022 A equação de Bernoulli explica como pressão e velocidade
devem variar em um fluxo de ar bruto ao longo de uma
carroceria.
\u2022 Na ausência de atrito o ar simplesmente flui sobre o capô e em
seguida desce para a traseira do veículo, trocando pressão por
velocidade como foi feito na parte dianteira.
\u2022 Neste caso as pressões na traseira do veículo se balanceariam
exatamente com as da parte dianteira e nenhum arrasto seria
produzido.
Desenvolvimento da camada limite
\u2022 A formação da camada limite é função da viscosidade do fluido,
da condição de aderência da parede (fricção na superfície) .
\u2022 O desenvolvimento da camada limite inicia-se laminar mas
eventualmente torna-se uma camada limite turbulenta.
Desenvolvimento da camada limite
\u2022 Devido a um gradiente de pressão adverso existe a separação
da camada limite.
\u2022 Este ponto age revertendo o escoamento, desta forma o
escoamento deixa de estar \u201ccolado\u201d a superfície do corpo.
Desenvolvimento da camada limite
\u2022 O fenômeno da separação da camada limite é instável, ou seja, o
ponto de separação oscila sobre o corpo.
\u2022 Vórtices são fomados e o fluxo é bastante irregular nesta região.
Desenvolvimento da camada limite
Desenvolvimento da camada limite
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
CA = 0,05
CA = 0,20
A presença do solo perturba as linhas de fluxo. A proximidade do 
solo torna o fluxo assimétrico
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
Os fusos apresentam bons resultados quando afastados do solo.
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
Meio fuso: forma eficiente quando o veículo fica bem próximo ao 
solo. O que na prática não é muito adequado pois em todos os 
veículos de passeio existe um vão entre o fundo e o solo da 
ordem de 250 mm.
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
De forma a possibilitar este espaço a forma indicada é a
intermediária entre entre o fuso e o semi-fuso, ou seja um fuso
assimétrico.
CA = 0,13
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica \u2013 Forma J
Fonte: Apostila Prof. Nicolazzi
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica \u2013 Forma J
CITROEN DS
PORSCHE 911
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica \u2013 Forma J
\u2022 Carrocerias com este formato apresentam vantagem de que a
camada limite conserva-se ligada até o final, o que implica em
turbulência e CA baixos.
\u2022 No entanto para que isto seja possível, o comprimento do carro
deve ser grande, o que é uma desvantagem. Procurou-se
contornar o problema encurtando a parte traseira do veículo.
\u2022 Porém a camada limite não se mantém colada até o final, o
que causa um aumento significativo da turbulência na traseira
aumentando a resistência do ar.
VW SEDAN
Formas de baixa resistênia 
aerodinâmica \u2013 Forma K
\u2022 Por volta de 1940, o Prof. Kamm apresentou sua concepção:
a traseira do veículo cortada, apresentando uma superfície e não
uma ponta ou aresta.
Formas de baixa resistênia 
aerodinâmica \u2013 Forma K
\u2022 A solução apresenta uma resistência superior à forma J
original mas com comprimento de carro bem menor.
Formas de baixa resistênia 
aerodinâmica \u2013 Forma K
\u2022 Para as duas formas com o mesmo comprimento a forma de
Kamm possui menor coeficiente de resistência pois a área de
turbulência é sensivelmente menor.
Formas de baixa resistência 
aerodinâmica \u2013 Estudos de Lay
Meios de diminuir a resistência do ar
Sucção da camada limite (refrigeração de motor traseiro
Ex. Porsche 911
Meios de diminuir a resistência do ar
Palhetas direcionais
Meios de diminuir a resistência do ar
Cantos auxiliares
Distribuição de Pressão
\u2022 O estudo de como se distribui a pressão, sobre a carroceria do
veículo, permite uma previsão do seu comportamento.
\u2022 O veículo pouco aerodinâmico apresenta distribuição de pressão
bastante irregular, com picos acentuados. Essas irregularidades
correspondem a flutuações bastante bruscas de velocidade do
fluido e consequente formação de turbulência.
Distribuição de Pressão
Distribuição de Pressão
Força de sustentação
Força de sustentação
\u2022 Princípios físicos fundamentais: Terceira lei de Newton e o Princípio 
de Bernoulli.
\u2022 Se existir um ângulo positivo entre a asa e a direção do escoamento, o 
ar é forçado a mudar de direção, assim, a parcela de escoamento na 
parte inferior da asa é forçada para baixo e em reação a essa 
mudança de direção do escoamento na parte inferior da asa, a mesma 
é forçada para cima, ou seja, a asa aplica uma força para baixo no ar e 
o ar aplica na asa uma força de mesma magnitude no sentido de 
empurrar a asa para cima. 
\u2022 Essa criação da força de sustentação pode ser explicada pela
terceira lei de Newton, ou seja, para qualquer força de ação aplicada 
existe uma reação de mesma intensidade, direção e sentido oposto.
\u2022 O ângulo pelo qual o escoamento é defletido por uma superfície 
geradora de sustentação é chamado de ângulo de ataque induzido 
\u201cdownwash angle\u201d.
Força de sustentação
\u2022 Princípios físicos fundamentais: Terceira lei de Newton e o Princípio 
de Bernoulli.
\u2022 Se existir um ângulo positivo entre a asa e a direção do escoamento, o 
ar é forçado a mudar de direção, assim, a parcela de escoamento na 
parte inferior da asa é forçada para baixo e em reação a essa 
mudança de direção do escoamento na parte inferior da asa, a mesma 
é forçada para cima, ou seja, a asa aplica uma força para baixo no ar e 
o ar aplica na asa uma força de mesma magnitude no sentido de 
empurrar a asa para cima. 
\u2022 Essa criação da força de sustentação pode ser explicada pela
terceira lei de Newton, ou seja, para qualquer força de ação aplicada 
existe uma reação de mesma intensidade, direção e sentido oposto.
\u2022 O ângulo pelo qual o escoamento