Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada

Detalhes bibliográficos
Ano de defesa: 2019
Autor(a) principal: Matheus Quintino Palhares
Orientador(a): Não Informado pela instituição
Banca de defesa: Não Informado pela instituição
Tipo de documento: Dissertação
Tipo de acesso: Acesso aberto
Idioma: por
Instituição de defesa: Universidade Federal de Minas Gerais
Programa de Pós-Graduação: Não Informado pela instituição
Departamento: Não Informado pela instituição
País: Não Informado pela instituição
Palavras-chave em Português:
Link de acesso: https://hdl.handle.net/1843/30105
Resumo: A passive drag control device can increase the energy efficiency of automobiles. But, the change in the vehicle design especially in its afterbody shape can alter the noise source related to the turbulent flow over it. It is well-known that the automotive wind noise becomes relevant at a velocity range above 100 km/h and is characterized mainly by dipole sources. Thus, the aim of this study is to simulate the Ahmed’s squared-back model at the industrial scale, at a Reynolds number of 2.26 x 106, and investigate the aerodynamics and aeroacoustics effects induced by a specific configuration of short chamfers in horizontal edges of the base. Simulations based on Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes and a technique based on Lighthill’s Acoustics Analogy were done. The simulation reproduced the mean organization of the flow at the near wake to the original model and identified spectral activity of the recirculation bubble with between 0.11 and 0.14. The mean drag coefficient of the model was equal to 0.266 and overestimated by 5.7% the reference experiment data. While considering just the vehicle’s base as a noise generator and a microphone positioned 10 meters apart, a sound pressure level (SPL) up to 124 dB (A) was calculated. The use of chamfers in the model’s base reduced the length and cross section area of the recirculation bubble. Changes in the wake’s spectral activity and the appearance of longitudinal vortices originated at the lateral edges of the chamfers were observed as well. The modified model experienced a drag coefficient reduction in the order of 2.7% compared to the original model. Regarding the aerodynamic noise, the simulation results based on model with drag reduction device revealed a reduction of SPL up to 9 dB (A) at 1/3- octave band centered in 2500 Hz; reduction in the SPL in the spectrum region below 100 Hz; and an elevation of SPL of 8 dB (A) at the band centered in 500 Hz.
id UFMG_aceea828d4ef56cdd0994d8564b01931
oai_identifier_str oai:repositorio.ufmg.br:1843/30105
network_acronym_str UFMG
network_name_str Repositório Institucional da UFMG
repository_id_str
spelling 2019-09-24T18:37:57Z2025-09-09T00:13:28Z2019-09-24T18:37:57Z2019-08-01https://hdl.handle.net/1843/30105A passive drag control device can increase the energy efficiency of automobiles. But, the change in the vehicle design especially in its afterbody shape can alter the noise source related to the turbulent flow over it. It is well-known that the automotive wind noise becomes relevant at a velocity range above 100 km/h and is characterized mainly by dipole sources. Thus, the aim of this study is to simulate the Ahmed’s squared-back model at the industrial scale, at a Reynolds number of 2.26 x 106, and investigate the aerodynamics and aeroacoustics effects induced by a specific configuration of short chamfers in horizontal edges of the base. Simulations based on Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes and a technique based on Lighthill’s Acoustics Analogy were done. The simulation reproduced the mean organization of the flow at the near wake to the original model and identified spectral activity of the recirculation bubble with between 0.11 and 0.14. The mean drag coefficient of the model was equal to 0.266 and overestimated by 5.7% the reference experiment data. While considering just the vehicle’s base as a noise generator and a microphone positioned 10 meters apart, a sound pressure level (SPL) up to 124 dB (A) was calculated. The use of chamfers in the model’s base reduced the length and cross section area of the recirculation bubble. Changes in the wake’s spectral activity and the appearance of longitudinal vortices originated at the lateral edges of the chamfers were observed as well. The modified model experienced a drag coefficient reduction in the order of 2.7% compared to the original model. Regarding the aerodynamic noise, the simulation results based on model with drag reduction device revealed a reduction of SPL up to 9 dB (A) at 1/3- octave band centered in 2500 Hz; reduction in the SPL in the spectrum region below 100 Hz; and an elevation of SPL of 8 dB (A) at the band centered in 500 Hz.porUniversidade Federal de Minas GeraisAeroacústicaCFDControle de arrastoCAACorpo de AhmedSimulação numéricaEngenharia mecânicaArrasto (Aerodinâmica)Ruído aerodinâmicoMétodos de simulaçãoAvaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadradainfo:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesisMatheus Quintino Palharesinfo:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFMGinstname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)instacron:UFMGhttp://lattes.cnpq.br/0904377715730841Guilherme de Souza Papinihttp://lattes.cnpq.br/8484713679248812Rudolf Huebnerhttp://lattes.cnpq.br/9514309218273598Guilherme de Souza PapiniRudolf HuebnerPaulo Vinicius TrevizoliEduardo Bauzer MedeirosO aumento da eficiência energética de veículos automotores pode ser obtido por meio de mecanismos passivos de controle de arrasto. Mas a mudança da geometria do veículo, sobretudo em sua porção traseira, pode alterar as fontes de ruído aerodinâmico associadas ao escoamento turbulento em sua esteira. É sabido que em veículos automotores o ruído devido ao escoamento de ar torna-se importante a velocidades acima de 100 km/h e é caracterizado principalmente por fonte tipo dipolo. Assim, o objetivo desta pesquisa é avaliar numericamente, no corpo de Ahmed com traseira quadrada em escala industrial inserido em escoamento com Re igual a 2,26 x 106, os efeitos aerodinâmicos e aeroacústicos introduzidos por uma configuração específica de chanfros curtos em arestas horizontais da base. Para isso, realizaram-se simulações por meio do Método de Decomposição de Reynolds não estacionário associado a uma técnica baseada na Analogia Acústica de Lighthill. A simulação reproduziu a organização média do escoamento na esteira próxima do modelo original e identificou atividade espectral na bolha de separação com valores de entre 0,11 e 0,14. Coeficiente de arrasto médio do modelo sem chanfros foi igual a 0,266 e superestimou em 5,7% o dado do experimento de referência. Quando se considerou apenas a base do veículo como geradora de ruído e microfone posicionado a 10 metros da fonte, nível de pressão sonora (NPS) máximo igual a 124 dB(A) foi calculado. A introdução dos chanfros na base do veículo reduziu o comprimento e a área da seção transversal da bolha de separação. Mudanças na atividade espectral da esteira e surgimento de vórtices longitudinais originados nas extremidades laterais dos chanfros também foram observados. O modelo chanfrado percebeu redução do coeficiente de arrasto em cerca de 2,7%, quando comparado com o modelo original. Em relação ao ruído aerodinâmico, os resultados da simulação envolvendo o corpo chanfrado revelam redução de até 9 dB(A) do NPS na banda de 1/3 de oitava centrada em 2500 Hz; redução do nível de pressão sonora na região do espectro inferior a 100 Hz; e elevação do NPS em 8 dB(A) na banda centrada em 500 Hz.BrasilENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICAPrograma de Pós-Graduação em Engenharia MecanicaUFMGORIGINALDissertacao_PPGMEC_Matheus_Quintino_Palhares.pdfapplication/pdf7893794https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/f982bda0-2fbc-4ab4-9615-26e9b3ce0e0d/download1212049e31f1e2ccd08bf37e542c92f9MD51trueAnonymousREADLICENSElicense.txttext/plain2119https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/1e77defd-a0b0-42a2-935d-ffa030da6cbf/download34badce4be7e31e3adb4575ae96af679MD52falseAnonymousREADTEXTDissertacao_PPGMEC_Matheus_Quintino_Palhares.pdf.txttext/plain221193https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/0d99425e-3e40-42df-a798-118d274c8603/download18e3fb4cbe09b9fb99f4bd98b0f84786MD53falseAnonymousREAD1843/301052025-09-08 21:13:28.195open.accessoai:repositorio.ufmg.br:1843/30105https://repositorio.ufmg.br/Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufmg.br/oairepositorio@ufmg.bropendoar:2025-09-09T00:13:28Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)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
dc.title.none.fl_str_mv Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
title Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
spellingShingle Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
Matheus Quintino Palhares
Engenharia mecânica
Arrasto (Aerodinâmica)
Ruído aerodinâmico
Métodos de simulação
Aeroacústica
CFD
Controle de arrasto
CAA
Corpo de Ahmed
Simulação numérica
title_short Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
title_full Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
title_fullStr Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
title_full_unstemmed Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
title_sort Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada
author Matheus Quintino Palhares
author_facet Matheus Quintino Palhares
author_role author
dc.contributor.author.fl_str_mv Matheus Quintino Palhares
dc.subject.por.fl_str_mv Engenharia mecânica
Arrasto (Aerodinâmica)
Ruído aerodinâmico
Métodos de simulação
topic Engenharia mecânica
Arrasto (Aerodinâmica)
Ruído aerodinâmico
Métodos de simulação
Aeroacústica
CFD
Controle de arrasto
CAA
Corpo de Ahmed
Simulação numérica
dc.subject.other.none.fl_str_mv Aeroacústica
CFD
Controle de arrasto
CAA
Corpo de Ahmed
Simulação numérica
description A passive drag control device can increase the energy efficiency of automobiles. But, the change in the vehicle design especially in its afterbody shape can alter the noise source related to the turbulent flow over it. It is well-known that the automotive wind noise becomes relevant at a velocity range above 100 km/h and is characterized mainly by dipole sources. Thus, the aim of this study is to simulate the Ahmed’s squared-back model at the industrial scale, at a Reynolds number of 2.26 x 106, and investigate the aerodynamics and aeroacoustics effects induced by a specific configuration of short chamfers in horizontal edges of the base. Simulations based on Unsteady Reynolds-Averaged Navier-Stokes and a technique based on Lighthill’s Acoustics Analogy were done. The simulation reproduced the mean organization of the flow at the near wake to the original model and identified spectral activity of the recirculation bubble with between 0.11 and 0.14. The mean drag coefficient of the model was equal to 0.266 and overestimated by 5.7% the reference experiment data. While considering just the vehicle’s base as a noise generator and a microphone positioned 10 meters apart, a sound pressure level (SPL) up to 124 dB (A) was calculated. The use of chamfers in the model’s base reduced the length and cross section area of the recirculation bubble. Changes in the wake’s spectral activity and the appearance of longitudinal vortices originated at the lateral edges of the chamfers were observed as well. The modified model experienced a drag coefficient reduction in the order of 2.7% compared to the original model. Regarding the aerodynamic noise, the simulation results based on model with drag reduction device revealed a reduction of SPL up to 9 dB (A) at 1/3- octave band centered in 2500 Hz; reduction in the SPL in the spectrum region below 100 Hz; and an elevation of SPL of 8 dB (A) at the band centered in 500 Hz.
publishDate 2019
dc.date.accessioned.fl_str_mv 2019-09-24T18:37:57Z
2025-09-09T00:13:28Z
dc.date.available.fl_str_mv 2019-09-24T18:37:57Z
dc.date.issued.fl_str_mv 2019-08-01
dc.type.status.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/publishedVersion
dc.type.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/masterThesis
format masterThesis
status_str publishedVersion
dc.identifier.uri.fl_str_mv https://hdl.handle.net/1843/30105
url https://hdl.handle.net/1843/30105
dc.language.iso.fl_str_mv por
language por
dc.rights.driver.fl_str_mv info:eu-repo/semantics/openAccess
eu_rights_str_mv openAccess
dc.publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
publisher.none.fl_str_mv Universidade Federal de Minas Gerais
dc.source.none.fl_str_mv reponame:Repositório Institucional da UFMG
instname:Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron:UFMG
instname_str Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
instacron_str UFMG
institution UFMG
reponame_str Repositório Institucional da UFMG
collection Repositório Institucional da UFMG
bitstream.url.fl_str_mv https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/f982bda0-2fbc-4ab4-9615-26e9b3ce0e0d/download
https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/1e77defd-a0b0-42a2-935d-ffa030da6cbf/download
https://repositorio.ufmg.br//bitstreams/0d99425e-3e40-42df-a798-118d274c8603/download
bitstream.checksum.fl_str_mv 1212049e31f1e2ccd08bf37e542c92f9
34badce4be7e31e3adb4575ae96af679
18e3fb4cbe09b9fb99f4bd98b0f84786
bitstream.checksumAlgorithm.fl_str_mv MD5
MD5
MD5
repository.name.fl_str_mv Repositório Institucional da UFMG - Universidade Federal de Minas Gerais (UFMG)
repository.mail.fl_str_mv repositorio@ufmg.br
_version_ 1862105936998432768