Túnel de vento virtual na Fórmula 1: como funciona?


Ambiente virtual criado com auxilio de simulação computacional é usado para testar projetos de novos carros

As equipes de Fórmula 1 apostam nas mudanças na aerodinâmica dos carros para torna-los cada vez mais rápidos, conquistando ganhos cruciais no tempo de cada volta. Para analisar a eficiência das alterações, engenheiros simulam e avaliam as propriedades aerodinâmicas de uma peça ou conjunto em túnel de vento virtual, por meio de softwares de Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD).

Os testes são realizados antes mesmo dos itens serem fabricados, reduzindo gastos com protótipos e o tempo de desenvolvimento do projeto. Para realizar os testes em túnel de vento virtual, é necessário criar protótipos virtuais do carro e do ambiente de teste em sistemas. Depois, na fase de pré-processamento, são preparadas as geometrias, determinadas as condições do ambiente e é criada a malha do conjunto, no qual o objeto a ser testado toma forma. Na etapa de processamento, o software realiza os cálculos e gera os resultados que serão analisados na etapa de pós-processamento, os quais determinam o sucesso do experimento ou a necessidade de mudanças na estrutura do carro.

Veículo testado em túnel de vento virtual Veículo testado em túnel de vento virtual

A partir da simulação realizada em software de CFD os engenheiros têm acesso a uma série de informações, como as forças aerodinâmicas (arrasto, equilíbrio e altura) e o fluxo de ar que atuam sobre o veículo. Além disso, a possibilidade de visualizar o comportamento do ar sobre a estrutura permite ao engenheiro entender a aerodinâmica do carro de forma mais detalhada do que nos testes em túnel de vento. Outros dados importantes obtidos com a simulação computacional e que são estudados são os mapas de contorno de pressão na superfície, mapas de velocidade ao redor do veículo.

Os testes realizados em túnel de vento virtual na Fórmula 1, bem como a simulação virtual como um todo, também auxilia diretamente no desenvolvimento de um novo componente para o carro com o objetivo de melhorar a aerodinâmica. Por exemplo, ao projetar uma nova asa dianteira, inúmeras simulações podem ser realizadas no software de CFD, gerando diferentes possíveis geometrias a fim de serem analisadas em pouco tempo. A nova peça só será fabricada e testada em túnel de vento real após os testes virtuais, gerando um item com pouquíssimas falhas ou erros. A análise CFD também é útil quando alterações são realizadas no carro, como por exemplo, a mudança em uma estrutura ou mesmo na distância entre eixos.

A simulação permite que os testes sejam realizados em poucos dias, garantindo a viabilidade da alteração e gerando grande economia de tempo e de custos. A Dinâmica de Fluidos Computacional ainda pode ser utilizado para resolver outras questões envolvendo correntes de fluídos, analisar a absorção de ar pelo motor, a combustão no cilindro, o fluxo de gases do escapamento, o calor dos freios e o movimento do combustível no tanque de acordo com a movimentação do carro.

Assista ao vídeo (em inglês) de como a Red Bull Racing Fórmula 1 utiliza o software de CFD:

Túnel de vento
Apesar da simulação computacional estar cada vez mais complexa e fornecendo dados similares aos obtidos com testes reais, ainda faz-se necessária a realização de testes físicos. A avaliação da aerodinâmica do carro em um túnel de vento real ainda é aplicada como forma de validar os resultados obtidos com o programa, o que permite a comparação entre as forças e pressões que agem sobre o veículo nos dois testes. Isso é importante para garantir que a análise CFD seja semelhante a obtida no “mundo real”.

Fonte:
Site Autoracing

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