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Abstract:
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O sistema de admissão de ar em motores à combustão interna possui relação direta
com o desempenho que o conjunto motriz irá entregar para movimentar o veículo.
Diversos são os fenômenos e as abordagens de estudo que podem ser feitas nesse
contexto, e dentro de uma equipe de competição estilo Fórmula SAE não seria diferente.
Entender os conceitos físicos relacionados ao escoamento, atender às regras do
regulamento e maximizar o enchimento do cilindro do motor com ar e combustível são
os pilares que guiam o estudante nesse universo.
O regulamento impõe a existência de uma restrição de 20 mm de diâmetro para
motores à gasolina, onde o estudante deve encontrar soluções que busquem minimizar
os efeitos prejudiciais deste elemento. Garantida a conformidade com as regras, analisar
e maximizar o desempenho do sistema é outra necessidade. Quando já existe um
sistema implementado, é sempre possível que outras alternativas sejam propostas
para melhoria do conjunto, seja aumentando a eficiência volumétrica alcançada, seja
diminuindo a perda de carga gerada pelo sistema.
Assim, este trabalho tem por objetivo apresentar uma análise de escoamento sobre
três variações de geometria de um sistema de admissão, aplicado na equipe Fórmula
CEM. As propostas de geometria tem como base o sistema de admissão existente
(denominado Sistema Original) e em utilização na equipe. A metologia para tal inicia
com a realização de um experimento em bancada de fluxo para obtenção da queda de
pressão observada no sistema. Na sequência, estuda-se um modelo de turbulência
que seja capaz de descrever o escoamento para a geometria base, aliada à um estudo
de independência de malha. Os parâmetros da malha e o modelo de turbulência são
então extrapolados para as demais geometrias e os resultados são analisados.
Como conclusão, tem-se a necessidade de validar o modelo numérico criado, refinando
o experimento realizado, para garantir que as análises feitas são válidas. Além disso, em
escoamento não-pulsante, o restritor com ângulos de 18°/7° para os bocais convergente
e divergente, respectivamente, é o que apresenta a menor velocidade média na restrição
e a menor perda de carga ao longo do seu comprimento. E dentro da análise de sistema
completo, a geometria original é a que desenvolve a menor perda de carga, ou seja, a
qual propicia a menor perda de energia cinética do fluido. Assim é recomendado que
se mantenha esse sistema em uso e que novas análises sejam propostas. |
