dissertacao_Danilo_Castejon_final

DANILO VIEIRA CASTEJON 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE REDUÇÃO DO ARRASTO E SEUS 
IMPACTOS SOBRE A ESTABILIDADE VEICULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada à Escola de 
Engenharia de São Carlos da Universidade de 
São Paulo, como parte dos requisitos para 
obtenção do Título de Mestre em Engenharia 
Mecânica. 
 
 
Orientador: Prof. Dr. Titular Fernando Martini 
Catalano 
 
 
 
 
 
ESTE EXEMPLAR TRATA-SE 
DA VERSÃO CORRIGIDA APÓS 
A DEFESA. A VERSÃO 
ORIGINAL ENCONTRA-SE 
DISPONÍVEL JUNTO AO 
DEPARTAMENTO DE 
ENGENHARIA MECÂNICA DA 
EESC-USP. 
 
São Carlos 
2011 
 
 
DANILO VIEIRA CASTEJON 
 
 
 
 
 
 
 
 
MÉTODOS DE REDUÇÃO DO ARRASTO E SEUS 
IMPACTOS SOBRE A ESTABILIDADE VEICULAR 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dissertação apresentada à Escola de 
Engenharia de São Carlos da Universidade de 
São Paulo, como parte dos requisitos para 
obtenção do Título de Mestre em Engenharia 
Mecânica. 
 
Área de Concentração: Aeronaves. 
 
Orientador: Prof. Dr. Titular Fernando Martini 
Catalano 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
São Carlos 
2011 
AUTORIZO A REPRODUÇÃO E DIVULGAÇÃO TOTAL OU PARCIAL DESTE
TRABALHO, POR QUALQUER MEIO CONVENCIONAL OU ELETRÔNICO, 
PARA FINS DE ESTUDO E PESQUISA, DESDE QUE CITADA A FONTE.
Ficha catalográfica preparada pela Seção de Tratamento
da Informação do Serviço de Biblioteca – EESC/USP
 
 
 Castejon, Danilo Vieira 
C347m Métodos de redução do arrasto e seus impactos sobre a 
 estabilidade veicular / Danilo Vieira Castejon ; 
 orientador Fernando Martini Catalano. –- São Carlos, 
 2011. 
 
 Dissertação (Mestrado - Programa de Pós-Graduação em 
 Engenharia Mecânica e Área de Concentração em 
Aeronaves)–- Escola de Engenharia de São Carlos da 
Universidade de São Paulo, 2011. 
 
 1. Aerodinâmica. 2. Arrasto veicular. 3. Arrasto de 
 pressão. 4. Estabilidade veicular. 5. Modelo de 
 turbulência. 6. Navier-Stokes. 7. Carros. 8. Veículos. 
 I. Título. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
Dedico esse trabalho a todos que acreditaram que eu 
seria capaz de concluí-lo e que colaboram para que isso 
de fato viesse a acontecer. 
 
 
 
 
 
 
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AGRADECIMENTOS 
 
 
 
Sentimentos de gratidão que tenho a oferecer: 
 
À Deus, como principal alicerce através da fé. 
 
À USP (Universidade de São Paulo), instituição que me possibilitou o acesso ao programa de 
Pós-Graduação, bem como, ao departamento de Engenharia Mecânica. 
 
Ao meu orientador, Professor Titular Doutor Fernando Martini Catalano, pela confiança e 
paciência. 
 
Aos colegas, profissionais de áreas afins que me auxiliaram no desenvolvimento desse 
trabalho. Em especial, agradeço imensamente ao Geraldo Severi Júnior por sua amizade, 
ajuda e compreensão. 
 
Aos meus familiares, em especial à minha mãe, Simone e às minhas irmãs, Letícia e Fernanda 
que sempre me estiveram ao meu lado. Ao meu pai por investir, e exigir, na formação de seus 
filhos. 
 
À minha namorada, Nayara, pela compreensão e apoio. 
 
À diretoria e gerência da empresa Delphi pela compreensão, apoio e estímulo em viabilizar 
esta oportunidade. 
 
Aos colegas engenheiros da Delphi pela ajuda e suporte nos momentos em que foram 
necessárias minhas atenções ao programa de pós-graduação, de forma a não prejudicar o 
rendimento profissional da equipe. 
 
E a todos aqueles que de alguma forma contribuíram para o êxito de meu trabalho. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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“Não importa quais sejam os 
obstáculos e dificuldades. Se 
estamos possuídos de uma 
inabalável determinação, 
conseguiremos superá-los”. 
 
Dalai-Lama 
 
 
ii
 iv 
RESUMO 
 
 
 
CASTEJON, D. V. Métodos de redução do arrasto e seus impactos sobre a estabilidade 
veicular. 2011. 108 f. Dissertação (Mestrado). Departamento de Engenharia Mecânica, 
Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. 
 
 
A crescente preocupação ambiental e a necessidade de se criar produtos mais eficientes têm 
impulsionado os pesquisadores a realizarem estudos acerca da aerodinâmica veicular. Estes 
dois fatores constituem os principais motivos, pelos quais existe uma grande procura por 
conhecimento nesta área. Esta ciência pode ser considerada relativamente nova e ainda carece 
de uma base de dados. Entender como a aerodinâmica se relaciona com o consumo de 
combustível nos automóveis, à medida que o arrasto impõe resistência ao deslocamento dos 
mesmos, é algo que tem estimulado as indústrias automotivas a investirem grandes esforços 
na obtenção de ferramentas, que possam representar as condições de tráfego normais e, assim 
conseguir prever o desempenho do produto em desenvolvimento. Os túneis de vento e a 
simulação computacional surgem neste ambiente como as principais ferramentas de análise e 
predição do escoamento ao redor do veículo. Por isso seu entendimento faz-se de extrema 
necessidade. Ter conhecimento sobre a concepção do seu projeto, como funcionam, seus 
pontos fortes e suas fraquezas, são requisitos necessários para a pessoa que deseja estudar esta 
ciência. O presente trabalho traz uma contextualização histórica da aerodinâmica veicular nas 
indústrias automotiva e automobilística, além de apresentar aspectos técnicos relacionados aos 
túneis de vento e simulação computacional. Abordando as vantagens e desvantagens de cada 
ferramenta, expõe-se o fato de que estas ferramentas são complementares no estudo 
aerodinâmico. Para exemplificar a utilização dessas ferramentas, foi realizado um estudo 
aerodinâmico sobre uma geometria básica, que representa com similaridade os veículos tipo 
hatchback, denominada Modelo SAE em ambiente computacional. Os conceitos acerca do 
arrasto veicular e estabilidade veicular foram expostos para embasar este estudo. Este modelo 
foi submetido a diferentes geometrias traseiras e condições de escoamento simétricas e 
assimétricas. Este estudo demonstrou que o arrasto e a estabilidade veicular compreendem 
conceitos distintos e, dessa forma, é possível diminuir o arrasto de um veículo sem haver 
perda de estabilidade. 
 
 
iii
 v 
ABSTRACT 
 
 
CASTEJON, D. V. Methods of drag reduction and the impacts on the vehicle 
aerodynamics stability. 2011. 108 f. Thesis (Master’s degree). Departamento de Engenharia 
Mecânica, Escola de Engenharia de São Carlos, Universidade de São Paulo, São Paulo, 2011. 
 
 
The growing environmental concern and the necessity to create more efficient products have 
motivated researchers to conduct studies about the aerodynamic vehicle. These two aspects 
are the main reasons which are promoting a great demand for knowledge in this theme. This 
science may be considered relatively new and still lacks more databases. Understand how 
aerodynamics is related to automobiles fuel consumption such as drag resistance imposed to 
their displacement, is something that has made the automotive industries invest considerable 
effort in obtaining tools which may represent the normal traffic conditions and thus, able to 
predict the performance of the product in development