Modelação Computacional da Ação do Vento Sobre um Autocarro Articulado

Abstract

The main objective of this dissertation is to do a numerical simulate of a flow around a eletric tandem bus by using a Computational Fluid Dynamics, CFD, named OpenFOAM®, that is a opensource and free software. In the study cases, it is going to variate the angle between the front and rear axles, as well as, the oriention of the cross-wind. The tandem bus model was model after a Volvo 7900, wich is an eletric tandem bus. The model of the tandem bus was made by using a Computer-Aided Design (CAD) program, called Inventor. This dissertation evaluates the aerodynamic forces: drag force, lift force and lateral force, but also roll momentun, pitch momentum and yawn momentun, introduced by the cross-wind in this type of vehicle. To achieve this objective, various configurations of the tandem bus were used, namely angles of zero degress, fifteen degrees and thirty degrees between the front and rear axles, with and without cross-wind. During the study cases, it was used a moving speed of fifty kilometros per hour, and a cross-wind speed of sixty kilometros per hour, with negative and positive degrees of incedence. Wich results in a overall flow around the tandem of seventy eigth kilometros per hour with fifty degress of incidence. The conclusion is that the tandem bus, independent of the axle angle between the front and rear, is not in danger of roll over, however it may start to lose traction and drift into other lanes, what is going to make the driver to take evasion maneuvers to avoid a crash.

O objetivo deste dissertação é fazer a modelação numérica através de um software de Computational Fluid Dynamics (CFD), designadamente o OpenFOAM®, que é um programa grátis e aberto, o escoamento em torno de um autocarro articulado elétrico, fazendo variar o ângulo entre o eixo dianteiro e traseiro e o ângulo de incidência do vento lateral. Neste trabalho serão avaliadas as forças aerodinâmicas: força de arrasto, de sustentação e lateral, assim como os momentos de rolamento, direção e inclinação, introduzidas pelo vento lateral. Para tal, baseou-se o modelo do autocarro no Volvo 7900, que é um autocarro articulado elétrico, que posteriormente foi recriado no programa de Computer-Aided Design (CAD) Inventor. Consideradas três configurações do autocarro, nomeadamente, os ângulos de zero graus, quinze graus e trinta graus entre o eixo dianteiro e traseiro, assim como casos com e sem vento lateral. Realizou-se o estudo para uma velocidade de deslocação de cinquenta quilómetros por hora e para vento lateral com velocidade igual a sessenta quilómetros por hora com um ângulo de incidência de igual a cinquenta graus, tanto negativos como positivos. O que resulta numa velocidade de escoamento de setenta e oito quilómetros por hora com um ângulo de incidência de cinquenta graus. Conclui-se que, independentemente do ângulo entre o eixo dianteiro e traseiro, o autocarro não está em perigo de capotar, mas poderá sofrer perda de aderência e desvios laterais que terão de ser corrigidos pelo condutor em maneira a evitar acidentes.