Elaboração e calibração de uma montagem experimental destinada à medição dos coeficientes aerodinâmicos de um veículo automóvel.

Abstract

O objetivo desta Dissertação de Mestrado é a conceção de um trabalho prático para a cadeira de Mecânica dos Fluidos, com vista ao apoio à disciplina nos próximos anos letivos. O trabalho laboratorial consiste em determinar os coeficientes aerodinâmicos de um veículo automóvel, através de uma montagem experimental e das devidas calibrações dos equipamentos, efetuadas no decorrer desta Dissertação de Mestrado. Com vista à elaboração do Guia de Trabalho Prático, foi necessário um trabalho prévio no que toca à preparação correta dos equipamentos, como a calibração da aparelhagem presente no laboratório, a criação e adaptação de controlos no software Labview, análises estáticas e dinâmicas, assim como a realização de testes tipo de modo a avaliar todo o equipamento e instalação. Todo este processo baseou-se em diferentes estudos e análises, como a análise de sensibilidade, análise de histerese e a análise espectral, assim como o estudo da aerodinâmica de veículos e dos escoamentos laminar e turbulento. Usando como modelo um veículo de Fórmula 1, à escala 1:10, sendo este ligado a uma balança aerodinâmica através de um veio, foi possível, através da realização de diversos ensaios, adquirir diversos dados, como a força de sustentação e de arrasto, de modo a calcular o valor do coeficiente aerodinâmico do veículo, conhecido como Cd, e medir a sua evolução com o aumento do valor do número de Reynolds. Após avaliar a reprodutibilidade dos resultados e a eficiência do equipamento, procedeu-se à redação do Guia Laboratorial, no qual foram descritos os procedimentos da montagem, da calibração da balança aerodinâmica, do uso dos equipamentos de aquisição de dados, da leitura de resultados através das interfaces do software Labview e da criação de uma folha de cálculo para o tratamento de dados.

The purpose of this Master Thesis is the conception of a Practical Work for the Fluid Mechanics subject, to support the discipline in the coming school years. For a good preparation of the Guide for Practical Work, a previous work was necessary for the correct preparation of equipment, such as calibrating the equipment, the creation and adaptation of the controls in the software Labview, static and dynamic analysis, as well as standard tests in order to evaluate all the equipment and installation. This whole process was based on different studies and analyses, such as sensitivity analysis, analysis of hysteresis and spectral analysis, as well as the study of aerodynamics of vehicles and laminar and turbulent flows. Using a model of Formula 1 vehicle, 1:10 scale, that has been connected to an aerodynamic weighing machine through a spindle, it was possible, by conducting several tests, to acquire various data, such as Lift and Drag, in order to calculate the value of the Drag Coefficient of the vehicle, known as Cd, more currently know as Cx, and compare their evolution with the increasing value of the Reynolds number. After having evaluated the reproducibility of results and the efficiency of the equipment, the Laboratory Guide was elaborated, which described the procedures of the assembly, calibration of aerodynamic weighing machine, the use of equipment for data acquisition, the treatment of the results through Labview software interfaces and creating a spreadsheet for data processing.