Análise de dispositivos passivos tipo Boat Tail em corpos de Ahmed utilizando código CFD open source

Abstract

A complexidade de alguns fenômenos aerodinâmicos, faz com que seja necessária a utilização de métodos computacionais para solução, sendo, portanto, uma ferramenta de extrema importância nas áreas acadêmicas e principalmente na cadeia produtiva. Na década de 1980, foi desenvolvido o corpo de Ahmed, um modelo automobilístico simplificado com a finalidade de permitir estudos e uma melhor compreensão dos fenômenos aerodinâmicos, sendo este, bastante difundido e utilizado globalmente. Com avanços tecnológicos, o desenvolvimento de dispositivos passivos foi fundamental para a obtenção de veículos mais econômicos e com melhor desempenho. Dessa forma, a proposta desse trabalho é estabelecer uma metodologia computacional, com a aplicação do software OpenFoam de CFD (Computational Fluid Dynamics) para a visualização do escoamento, em torno de um corpo de Ahmed com diferentes dispositivos passivos de geometria Boat Tail, inseridos a fim de reduzir o arrasto sobre o corpo, avaliando tanto o arrasto aerodinâmico, quanto as esteiras turbulentas e suas consequências devido ao uso de diferentes configurações, considerando os efeitos da geometria e posição do mesmo. Foi possível obter reduções no coeficiente de arrasto dos corpos de Ahmed na ordem de 1,51% até 11,46% se utilizando dos dispositivos passivos tipo Boat Tail. Também foi possível observar as diferenças visuais entre as esteiras de arrasto formadas durante os escoamentos.

The complexity of some aerodynamic phenomena necessitates the use of computational methods for their solution, making them an extremely important tool in academic areas and especially in the production chain. In the 1980s, the Ahmed body was developed, which is a simplified automotive model designed to enable studies and a better understanding of aerodynamic phenomena. This model has been widely disseminated and used globally. With technological advancements, the development of passive devices has been crucial in achieving more fuel-efficient vehicles with improved performance. Therefore, the objective of this work is to establish a computational methodology using the OpenFoam, a CFD (Computational Fluid Dynamics) software for flow visualization around an Ahmed body with different passive devices of Boat Tail geometry. These devices are inserted to reduce drag on the body, evaluating both the aerodynamic drag and the turbulent wakes and their consequences resulting from the use of different configurations, considering the effects of geometry and position. It was possible to achieve drag coefficient reductions ranging from 1.51% to 11.46% in the Ahmed bodies by using Boat Tail passive devices. Visual differences in the drag wakes formed during the flow were also observed.