SIMULAÇÃO DO ESCOAMENTO DE AR EM UM TUBO DE VENTURI EM MOTORES DE VEÍCULOS DO TIPO FÓRMULA

Abstract

O presente trabalho tem como principal objetivo buscar melhores desempenhos dos Motores de Combustão Interna (MCI) na competição Fórmula Society of Automotive Engineers (SAE) por meio da análise do comportamento de alguns parâmetros do escoamento do ar ao longo de um tubo de Venturi. No entanto, é importante salientar que, em virtude das inúmeras aplicações desses dispositivos nos motores, essa análise em particular no escoamento, pode servir como referência para projetos posteriores. A competição Fórmula SAE impôs uma regra quanto à entrada de ar atmosférico nos motores utilizados na competição. O objetivo dessa regra é limitar a potência destes MCI por motivos de segurança, mas também representa um desafio para as equipes que devem projetar um sistema de admissão que reduza ao máximo a perda de carga associada à uma redução brusca de seção transversal no tubo de Venturi. O estudo foi desenvolvido para diferentes configurações geométricas desses tubos por meio de simulação computacional com o auxílio do software contendo o pacote Ansys/Fluent versão estudantil 2022 R1 através de Computational Fluid Dynamics (CFD). Esses pacotes permitem a solução de problemas envolvendo fluidodinâmica através dos Métodos dos Volumes Finitos (MVF) e utilização dos modelos de turbulência com a Média de Reynolds da Equação de Navier-Stokes (RANS). A modelagem da turbulência foi realizada através do modelo de duas equações K-ε. Os contornos de pressão e de velocidade encontrados nas simulações mostraram que a configuração geométrica do tubo de Venturi com os ângulos convergente e divergente de 12° e 3°, respectivamente, atingiu a máxima pressão de saída de 98,818 kPa com um coeficiente de recuperação de pressão de 0,9304 e, consequentemente, a menor perda de carga dentre os modelos analisados.