Controle otimizado do escoamento separado pela interferência passiva de pequenas hastes posicionadas na esteira próxima.

• Ano de defesa: 2021
• Autor(a) principal: Martins, Gabriel Borelli
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: Aerodinâmica; Arrasto aerodinâmico; Drag coefficient; Escoamento (Controle); Optimization; Otimização; Passive flowcontrol; Tuneis de vento (Ensaios); Vehicle aerodynamics
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-05092022-090750/

Para um país como o Brasil, em que a matriz de transporte é predominantemente rodoviária, a questão da redução do coeficiente de arrasto em veículos pesados, como ônibus e caminhões, é particularmente importante. O projeto de tais veículos deve trazer o compromisso entre o transporte do maior número de pessoas, ou da maior quantidade de mercadorias, e o menor custo de operação possível. O arrasto aerodinâmico corresponde a uma parcela significativa da resistência total ao avanço quando o transporte é feito por vias de alta velocidade. Diversas técnicas para redução do arrasto aerodinâmico têm sido desenvolvidas e estudadas ao longo dos anos. Embora métodos ativos tenham ganhado mais espaço nos últimos tempos, soluções passivas continuam sendo muito interessantes em várias situações, principalmente por causa da simplicidade e dos custos. Neste trabalho o problema foi reduzido para a análise do arrasto aerodinâmico em um degrau descendente com razão entre comprimento e altura igual a 7 e buscou-se investigar a utilização de cilindros como elementos passivos para o controle do escoamento visando ao aumento da pressão de base. A utilização de algoritmos de busca independentes de gradientes, tais quais algoritmos genéticos, mostrou-se extremamente útil para a avaliação experimental do efeito de múltiplos elementos de controle. Foi identificada forte interferência da injeção de ar na base dos cilindros nos resultados de coeficiente de pressão médio no degrau. Os resultados obtidos mostraram ser possível reduzir o arrasto aerodinâmico do corpo principal por meio de cilindros estrategicamente posicionados na região da camada de cisalhamento à jusante de corpos rombudos com ponto de separação fixo. A inserção de múltiplos elementos mostrou-se benéfica quando o agrupamento de cilindros é posicionado desalinhado em relação à direção do escoamento principal, formando um ângulo de ataque negativo, caso o agrupamento pudesse ser tratado como um corpo único. Por outro lado, estimativas mostraram que o arrasto dos elementos de controle é bastante significativo frente à redução do arrasto propiciada pelas modificações na esteira, o que pode restringir as aplicações em problemas de engenharia, como a aplicação que motivou esta tese. Embora análises adicionais sejam necessárias, medições com um anemômetro de fio quente indicam que a inserção de múltiplos cilindros faz com que o ponto de recolamento ocorra mais à jusante, com aumento do comprimento de formação de vórtices.