Estudo da redução de arrasto aerodinâmico em um automóvel clássico

Abstract

A aerodinâmica automotiva é estudada desde os primórdios do automóvel. Contudo, durante a década de 1970, esse tema começou a ser explorado com maior intensidade devido à crise do petróleo, início do controle de emissões de poluentes e no âmbito das competições, para visando um aumento na performance dos veículos, garantindo maior estabilidade e aderência dos pneus devido ao aumento na downforce e menor consumo de combustível pela diminuição do arrasto. Diante desse contexto, realizou-se um estudo aerodinâmico em um automóvel coupé clássico de época preparado para competir em provas de subida de montanha e circuito, objetivando a redução da força de arrasto e um aumento da downforce. Estudou-se inicialmente o veículo na sua configuração original (baseline) como ponto de partida, resultando em um coeficiente de arrasto CD = 0,6338 e um coeficiente de sustentação CL = 0,3836. Foram estudadas diferentes técnicas de controle passivo da camada limite, formando um novo pacote aerodinâmico por meio da aplicação de elementos aerodinâmicos. Dessa forma, atingiu-se uma redução de 21,41% no coeficiente de arrasto, com um CD = 0,4981 e uma redução de 225,95% no coeficiente de sustentação com um CL = -0,7983, gerando um total de 284,84 N e 114,72 N, de arrasto e de downforce, respectivamente. Essa redução no coeficiente de arrasto resultou em uma diminuição de 2,27 kW na potência requerida para vencer o arrasto gerado à uma velocidade de 110 km/h. Portanto, conclui-se neste estudo que a introdução de elementos aerodinâmicos no design pode agregar ganhos substanciais na eficiência aerodinâmica, garantindo melhor estabilidade e redução no consumo de combustível.

Automotive aerodynamics has been studied since the dawn of the automobile. However, during the 1970s, this topic began to be explored more intensively due to the oil crisis, the start of pollutant emissions control. Moreover, in the realm of racing, a great importance is focused in aiming for an increase in vehicle performance, ensuring greater stability and tire grip through increased downforce and lower fuel consumption by reducing drag. Regarding this context, an aerodynamic study was conducted on a classic-era coupé automobile intended to compete in hill climb and circuit events, aiming to reduce drag force while providing an increase in generated downforce. The vehicle was initially studied in its original configuration (baseline) as a starting point, resulting in a drag coefficient (CD) and a lift coefficient (CL) of 0,6338 and 0,3836, respectively. Different passive boundary layer control techniques were studied, forming a new aerodynamic package through the application of aerodynamic elements. A 21,41% reduction in the drag coefficient, reaching a CD = 0,4981, and a 225,95% reduction in the lift coefficient with a CL = -0,7983 was achieved, generating a total of 284,84 N and 114,72 N of drag and downforce, respectively. This reduction in the drag coefficient resulted in a 2,27 kW decrease in the power required to overcome the generated drag at a speed of 110 km/h. In conclusion, the introduction of aerodynamic elements in the design of automobiles, especially like a classic one used in the present study, can add substantial gains in aerodynamic efficiency, ensuring better stability and a reduction in fuel consumption.