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http://hdl.handle.net/1843/30105| Type: | Dissertação |
| Title: | Avaliação teórica de um mecanismo passivo de controle de arrasto abordando o ruído aerodinâmico aplicado ao corpo de Ahmed com traseira quadrada |
| Authors: | Matheus Quintino Palhares |
| First Advisor: | Guilherme de Souza Papini |
| First Co-advisor: | Rudolf Huebner |
| metadata.dc.contributor.advisor-co2: | http://lattes.cnpq.br/9514309218273598 |
| First Referee: | Guilherme de Souza Papini |
| Second Referee: | Rudolf Huebner |
| Third Referee: | Paulo Vinicius Trevizoli |
| metadata.dc.contributor.referee4: | Eduardo Bauzer Medeiros |
| Abstract: | O 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 𝑆𝑡𝐻 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. |
| Abstract: | 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 𝑆𝑡𝐻 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. |
| Subject: | Engenharia mecânica Arrasto (Aerodinâmica) Ruído aerodinâmico Métodos de simulação |
| language: | por |
| metadata.dc.publisher.country: | Brasil |
| Publisher: | Universidade Federal de Minas Gerais |
| Publisher Initials: | UFMG |
| metadata.dc.publisher.department: | ENG - DEPARTAMENTO DE ENGENHARIA MECÂNICA |
| metadata.dc.publisher.program: | Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecanica |
| Rights: | Acesso Aberto |
| URI: | http://hdl.handle.net/1843/30105 |
| Issue Date: | 1-Aug-2019 |
| Appears in Collections: | Dissertações de Mestrado |
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