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ANÁLISE AERODINAMICA PELO SOLIDWORDS 
 
Luan Fernandes Alves, luanffalves@hotmail.com 
 
Centro Universitário do Distrito Federal 
 
Resumo. Na atualidade a necessidade de projetos cada vez mais eficientes e econômicos traz com que seja feito 
projetos mais conscientes e cada vez se exige mais testes para se comprovar isso, neste aspecto tem que a simulação 
computacional cada vez vai ganhando um espaço importante no desenvolvimento de produtos pois permite um 
imaginar como um projeto ira se comportar em um cenário real e com ações das forças da natureza. Com isso o 
presente estudo apresenta a importância da simulação computacional através de um modelo de veiculo para analise 
aerodinâmica do mesmo assim como trazer melhoria aerodinâmica para se fazer a analise de como esses dois modelos 
se comportam e qual seria mais eficiente. 
Esse estudo também traz a importância disso para tomada de decisão, além de trazer quanticamente o que poderia 
significar em consumo de combustível e o que a eficiência aerodinâmica pode ajudar nesse aspecto. 
Visto que o papel da engenharia está relacionado com realização de projetos seguros, com baixo custo, otimização e 
seleção adequada de materiais, o estudo torna-se fundamental a fim de evitar e prevenir falhas através do refinamento 
da aplicação e fundamentação matemática da simulação computacional aplicada, visto que o maior número de falhas 
existentes na indústria está relacionado com falhas em movimentação e elevação de carga. Análise por Elementos 
Finitos é um método extremamente confiável, quando aplicado corretamente e tem sido utilizado cada vez mais pelos 
profissionais responsáveis por projetos mecânicos e estruturais devido a complexidade de vários projetos, sendo 
inviáveis realizar cálculos analíticos. 
 
1. INTRODUÇÃO 
 
 Com o avanço da tecnologia em sistemas CAD e CAE tem se avançando muito em termos de simulações 
computacionais para analise de projetos tanto para um novo quanto para melhorias de projeto, isto faz com que os 
projetos tenham um amadurecimento maior e menos propenso a falhas pois esses softwares estão permitindo a nos dar 
uma ideia como um objeto se comportara sobre solicitações de esforços. 
A possibilidade de prevê como esses esforços vão ser absorvidos pelo objeto projetado, faz se necessário tanto para 
aperfeiçoamento que para economia de tempo e recursos financeiros para fazer testes mecânicos ou de outras formas, 
faz com que um projeto venha ser executado com mas rapidez além de na área educacional permite ver conceitos físicos 
e químicos como se comportariam na pratica. 
Um dos métodos numéricos mais utilizados pela engenharia é o método dos elementos finitos, que resolve equações 
diferenciais, que se aplicam a vários problemas desta área, sendo que é de fácil utilização, devido ao auxílio de 
computadores que utilizam softwares comerciais. 
Para atender esta necessidade, estudos têm sido realizados com o objetivo de melhorar as técnicas para elaboração e 
análise de projeto, consistindo em métodos analíticos (resoluções através de cálculos matemáticos baseados em 
resistência dos materiais), métodos empíricos (ensaios em laboratórios de modelos experimentais) e métodos numéricos 
(aproximações matemáticas utilizando métodos de interpolação com auxílio computacional). 
A também a necessidade de se compreender e interpretar os resultados pois em determinadas ocasiões a análise 
deve-se ser mais qualitativa do que quantitativa pois não seria possível fazer uma malha sem por cento absoluta.. 
 
2. SOFTWARE DE SIMULAÇÃO 
 
Neste trabalho será apresentado um comparativo de duas simulação para o compreendimento de como a estrutura 
veicular se comporta sobre esforço aerodinâmico e como as mudanças de geometria e área podem influenciar nas 
forças aerodinâmicas. Os componentes mecânicos na forma de barras simples, vigas etc. podem ser analisados de forma 
relativamente fácil utilizando métodos básicos de mecânica que fornecem soluções analíticas. (BUDYNAS, 2011, 
p.960). 
Para Callister (2008) o desenvolvimento de muitas tecnologias que tornam nossa existência tão confortável tem 
estado intimamente associado com a acessibilidade de materiais adequados e um avanço na compreensão de um tipo de 
material é frequentemente precursor da progressão escalonada de uma tecnologia. 
Tanto a análise quanto a otimização exigem que sejam construídos modelos abstratos que possibilitarão o emprego 
de alguma forma de análise, sendo denominados modelos matemáticos, com o objetivo de encontrar uma resposta mais 
adequada ao resultado real. (BUDYNAS, 2011). 
Já Pinheiro (2005) destaca o método dos estados limites, que estende-se a ruptura mecânica do elemento estrutural 
ou seu deslocamento excessivo, que tornem a estrutura imprestável. No método dos estados limites, tem-se a inclusão 
dos estados elástico e plástico na formação de mecanismos nas peças estruturais. 
Luan Fernandes Alves 
Analise Aerodinamica pelo Solidworks 
Protótipo consiste na construção do modelo objeto em escala reduzida. Trata-se de um método para avaliação e 
prova final do projeto, provando se o mesmo atende as necessidades, possui uma boa confiabilidade, viabilidade 
econômica, facilidade ou dificuldade de manutenção e ajustes e responsabilidades. (BUDYNAS, 2011). 
Componentes reais são mais complexos para aproximações de soluções analíticas, experimentação ou métodos 
numéricos. Assim utilizam-se programas (CAD) que permitem o desenvolvimento de desenhos tridimensionais (3-D), 
possibilitando realização de cálculos rápidos e precisos de propriedades de massa, centro de gravidade e momentos de 
inércia das massas. Alguns pacotes de programas realizam tarefas de análise de engenharia e/ou 21 simulações 
específicas que são capazes de realizar análise de tensão, deflexão, vibração e até mesmo transferência de calor. 
(BUDYNAS, 2011). Um dos mais utilizados é de Elementos Finitos. (SORIANO, 2003). 
Budynas (2011) propõe três tipos de métodos para avaliação e análise: Análise Matemática, Protótipo em 
Laboratório e Simulação Computacional. 
Soriano (2003, p.1) reafirma essa informação dizendo: “Em estudo do comportamento de sistemas físicos são 
utilizados modelos físicos (usualmente em escala reduzida, de laboratório) e/ou modelos matemáticos.” 
O Método de Elementos Finitos (MEF) surgiu em 1955 como evolução da análise matricial de modelos reticulados 
(concebida no início da década de 1930 na indústria aeronáutica) com a disponibilidade de computadores. Os primeiros 
elementos foram concebidos por engenheiros aeronáuticos para análise de distribuição de tensões em chapas de asas de 
avião, assim o computador digital e a engenharia aeronáutica são responsáveis pela origem do método de elementos 
finitos, sendo Argyris e Kesley, Turner, Clough, Martin e Topp os pioneiros. (SORIANO, 2003). 
Em 1962 Gallagher e Padlog (1963) arbitraram pioneiramente campos de deslocamentos em vigas e placas, na 
concepção de elementos finitos, para considerar efeito de não linearidade e determinar cargas críticas. (SORIANO, 
2003). 
Atualmente existem opções de programas um banco de dados de elementos finitos com interface com o banco de 
dados CAD, mas em ambientes diferentes. Portanto sistema de elementos finitos contém tradutores, que geram malhas 
de elementos finitos a partir do banco de dados CAD. (FISH, 2007). A análise que usa o MEF é chamada de Análise por 
Elementos Finitos (FEA). (SolidWorks,2013). 
A análise de elementos finitos tem por finalidade determinar a resposta (deslocamentos e tensões) de uma 
determinada estrutura, no caso de análise de problemas de mecânica, para um determinado conjunto de cargas e 
condições de contorno. É um procedimento de análise no qual a estrutura – sua geometria, propriedades do material, 
condições de contorno e cargas – é bem definida e o objetivo é determinar sua resposta. (KIM, 2011). 
O MEF divide o modelo em muitas partes pequenas de formasimples, denominados elementos, substituindo um 
problema complexo por muitos problemas simples que podem ser resolvidos simultaneamente. (SolidWorks, 2013). 
“Os resultados são apresentados geralmente como visualizações computacionais, tais como gráficos de contorno, 
embora os resultados sejam frequentemente produzidos em monitores.” (FISH. 2007, p.2). Kim (2011). Resumidamente 
divide o Método dos Elementos Finitos em cinco passos: 
• Pré-processamento: geração de malha dos elementos; 
• Formulação do elemento: desenvolvimento de equações que descrevam o comportamento de um elemento; 
• Montagem (assembly): obtenção de um sistema de equações para o domínio global a partir dos elementos 
que compõem; 
• Resolução do sistema de equações; 
• Pós-processamento: determinação de grandezas de interesse (como tensões, deformações) e visualização da 
resposta. 
 
 
2.1. Equações 
 
O arrasto aerodinamico é proporcional ao quadrado da velocidade do veiculo. E a expressão completa e dada por: 
 
 𝐹𝐷 = 𝐶𝐷 ∗ 𝐴 ∗
𝜌
2
∗ 𝑉2 (1) 
 
Com base na lei da física para força que estabelece: 
 
 𝐹 = 𝑚 ∗ 𝑎 (2) 
 
E que a aceleração pode ser calculada pela equação de torricele: 
 
 𝑉2 = 𝑉0
2 + 2 ∗ ∆𝑆 ∗ 𝑎 (3) 
 
 
 
 
Centro Universitário do Distrito Federal 
 
 
3. RESULTADOS 
 
A partir de dois desenhos desenhados no software solidworks sendo um túnel com dimensões (9mx7mx26 m) com um 
corte extrudado internamente de (8mx6mx25m) e um modelo de um veiculo cujo será feito a montagem como se ele 
estivesse em um túnel para analise de forças aerodinâmicas sobre o modelo. 
Se aplicando todas as condições de contorno como velocidade, humidade, turbulência dentro de todas variáveis 
pertinente com as condições de contorno para o problema. 
Fazendo a simulação no software CAD SOLIDWORKS para analise aero dinâmica, e posteriormente analisando os 
resultados e calculando as forças que atua na face do veiculo além da força de arrasto nele, partindo do modelo de 
veiculo e fazendo uma primeira simulação para ver como os vetores de pressão se comportam: 
 
 
 
Figura 1. Modelo Veiculo (Autor) Figura 2. Simulação com linhas de Contorno (Autor) 
 
 
 
 
 
Figura 3. Curvas no modelo (Autor) Figura 4. Curvas no modelo frontal (Autor) 
 
 
 
 
 
 
A partir da simulação consegue se estabelecer gráficos de como os vetores se comportam no modelo, a partir do próprio 
software e se exportando para o software Excel, com base nesses dados é possível se tratar e se analisar o modelo. 
Além de ser possível ver como os vetores de forças atuam em cada parte do modelo é possível também estabelecer 
parâmetros de contorno para definir problemas específicos de cada região como a humidade do ar por exemplo, 
temperatura, isso traz uma maior confiabilidade a simulação assim como um amadurecimento computacional. 
Com bases nesses dados seria possível determinar parâmetros de melhoria e construção assim como redefinir formar 
para diminuir o arrasto aerodinâmico do modelo. 
 
 
 
 
 
Luan Fernandes Alves 
Analise Aerodinamica pelo Solidworks 
Figura 5. Gráfico resultado da simulação da ação da pressão sobre o veiculo 
 
 
Com bases nesses dados e possível observar como os vetores de pressão se comportam no modelo, a partir disso foram 
feitos filetes nas arestas de contato do modelo para ver se há uma otimização para diminuição do arraste no modelo, 
diminuindo assim a pressão no contato se o modelo com as alterações assim como os resultados de sua simulação. 
 
Figura 6. Modelo otimizado (Autor) Figura 7. Simulação no modelo otimizado (Autor) 
 
 
Figura 8. Curvas no modelo otimizado (Autor) Figura 9. Curvas no modelo otimizado frontal (Autor) 
 
 
101260
101280
101300
101320
101340
101360
101380
101400
101420
101440
101460
101480
0 0,2 0,4 0,6 0,8 1 1,2
P
re
ss
u
re
 [
P
a]
Length [m]
Gol quadrado.SLDPRT [Project(1) [Default(1)]]
Edge<1> Edge<2> Edge<3> Edge<4> Edge<5>
Edge<6> Edge<7> Edge<8> Edge<9> Edge<10>
Centro Universitário do Distrito Federal 
 
 
Da mesma forma e possível exportar e se gerar um gráfico para ver valores absolutos e qual suas intensidades sobre o 
modelo. 
 
Figura 10 Gráfico do modelo otimizado 
 
 
Com base nessas duas simulações e fazendo as análises dos resultados pode se observar como a pressão se comporta 
nos modelos e a diferença, que foi possível verificar que o segundo modelo suavizava melhor a pressão por se ter 
menores áreas retangulares do que o primeiro modelo e confirmando as teorias de comportamento aerodinâmico é 
possível comprovar por qual motivo se tem um pressão maior de contato. 
Partindo para premissas numéricas vamos levar em consideração os seguintes dados o veiculo está incialmente para e 
vai ate 72 KM/H numa distancia de 12,5 m da origem vamos considerar que a massa do veiculo e de 1000 KG, com 
base nisso pode-se calcular a força que o veiculo tem que imprimir e pode calcular o arrasto que ira atua nele e qual 
seria sua perda em relação ao arrasto. 
 Com base na equação 3 pode determinar a aceleração do modelo: 
 
202 = 02 + 2 ∗ 12,5 ∗ 𝑎; 𝑎 = 16
𝑚
𝑠2
 
 
E com base na equação 2 pode determinar a força que o modelo propõe: 
 
𝐹 = 1000 ∗ 16 = 16𝐾𝑁 
 
Determinando o coeficiente de arrasto igual a 0,5 e a densidade do ar a 1,2250KG/M3 e área de contato de 2M2 e com 
base na equação 1 pode se determinar: 
 
𝐹𝐷 = 0,5 ∗ 20 ∗
1.2250
2
∗ 202 = 2450𝑁 
 
Com isso temos que o modelo para estar a velocidade em que desejava teria que exercer 15,31% a mais de força para 
vencer a resistência do ar que será imposta nele. 
Com base nisso pode concluir que o modelo consumiria 15,31% a mais de combustível, levando isso a nossa realidade 
vamos supor que o preço do litro da gasolina custe 4 reais, isso significa que 0,61 centavos são perdidos pelo ganho de 
potência necessário para vencer a resistência do ar nessa situação, isso com um carro popular que roda 1400 KM em um 
mês com um consumo de 14KM/L isso significaria uma perca de 61 reais por mês por conta do arrasto em seu veículo. 
Num cenário mais otimista em que a otimização proposta tenha uma eficiência de 25% poderia se reduzir o custo em 
15,25 reais por mês ou seja se perderia 45,75 reais por mês por se rodar 1400KM uma redução que em larga escala pode 
significar grandes valores . 
Isso levando em consideração que quanto maior a velocidade maior o arrasto e consequentemente maior a perca, nesse 
sentido chegamos a conclusão que é necessário se trabalhar em aerodinâmica veicular. 
 
101200
101250
101300
101350
101400
101450
101500
0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9
P
re
ss
u
re
 [
P
a]
Length [m]
gol bolinha.SLDPRT [Project(1) [Default]]
Edge<1> Edge<2> Edge<3> Edge<4> Edge<5> Edge<6>
Edge<7> Edge<9> Edge<10> Edge<14> Edge<31> Edge<36>
Edge<8> Edge<28> Edge<27> Edge<21> Edge<19> Edge<37>
Edge<24> Edge<26> Edge<23> Edge<22>
Luan Fernandes Alves 
Analise Aerodinamica pelo Solidworks 
 
 
4. REFERÊNCIAS 
 
ALVES FILHO, Avelino. Elementos finitos: a base da tecnologia CAE. 5.ed. São Paulo: Érica, 2007. [18], 294 p. ISBN 
97887571947412. 
 
BUDYNAS,R. G. Elementos de Máquinas de Shigley, 8.Ed. Porto Alegre: AMGH, 2011. 
 
PINHEIRO, Antônio Carlos da Fonseca Bragança, Estruturas Metálicas: Cálculos Detalhes, Exercícios e Projetos. 2ª 
Edição. Editora Blucher. 2005 
 
NORTON, R.L. Projetos de Máquinas: Uma Abordagem Integrada, 4º Edição, Ed. Bookman. 2013 
Ajuda do SolidWorks.Disponível em: Acesso em 22/06/2014 
 
SORIANO, L. Humberto. Método de Elementos Finitos em Análise de Estruturas. 1ª Edição. São Paulo, Ed. Edusp. 
2003. 
 
FISH, Jacob and BELYTSCHKO, Ted. Um Primeiro Curso em Elementos Finitos. John Wiley & Sons Ltd, The 
Atrium, Southern Gate, Chichester, West Sussex PO19 8SQ, LTC, 2007. 
 
KIM, N., SANKAR, B. V. Introdução à Análise e ao Projeto em Elementos Finitos. 1ª Edição. Rio de Janeiro: LTC 
2011.