Simulação CFD: uma alternativa aos ensaios em túnel de vento

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Ensaios em túnel de vento obsoletos? A ascensão da simulação CFD

Descobre como a simulação da Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) está a revolucionar a análise aerodinâmica, oferecendo uma alternativa eficiente e económica aos tradicionais ensaios em túnel de vento. Explora as suas vantagens, aplicações e novas perspectivas para a engenharia moderna.

CFD: uma alternativa aos ensaios em túnel de vento

Ensaios em túnel de vento

Nas últimas cinco décadas, os ensaios em túnel de vento têm sido amplamente utilizados em aplicações industriais e de investigação.

Os ensaios em túnel de vento requerem equipamento dispendioso e instrumentos sofisticados para medir uma série de variáveis de campo (velocidade do vento, cargas de pressão, intensidade da turbulência, etc.).

A sua principal limitação é o facto de essas medições serem obtidas apenas em alguns pontos específicos da secção de ensaio, o que limita seriamente a compreensão global dos processos evolutivos ou transitórios de fenómenos complexos e instáveis (como a fragmentação de vórtices, os vórtices turbulentos e a estratificação térmica).

Exemplo de um ensaio em túnel de vento para um edifício em Lille

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Exemplo de uma simulação de vento CFD em La Défense

As diferentes fases de um ensaio em túnel de vento

Um ensaio em túnel de vento é um ensaio aerodinâmico efectuado num túnel de vento onde se estuda o comportamento de um objeto exposto a um fluxo de ar que simula condições reais.

Apresentamos-te as principais fases de um ensaio em túnel de vento:

1. Definição do objetivo: Antes de realizar um ensaio em túnel de vento, é importante definir claramente o objetivo do ensaio. Pode ser o estudo da resistência aerodinâmica de um veículo, a otimização da sustentação de uma asa de avião ou a avaliação da estabilidade de um edifício ao vento.

2. Conceção do modelo: Normalmente, é feito um modelo à escala reduzida do objeto a estudar para que possa ser testado no túnel de vento. O modelo pode ser feito de uma variedade de materiais, como plástico, madeira ou mesmo impressão 3D.

3. Instalação do modelo no túnel de vento: Quando o modelo estiver pronto, é colocado no túnel de vento de modo a ficar exposto ao fluxo de ar. São utilizados suportes e sistemas de medição para manter o modelo no lugar e recolher os dados relevantes durante o ensaio.

4. Definição das condições de ensaio: Antes de iniciar o ensaio, devem ser definidas as condições de ensaio, como a velocidade do vento, a temperatura e a pressão. Estas condições são normalmente determinadas de acordo com as especificações técnicas específicas do objeto de ensaio.

5. Recolha de dados: Durante o ensaio, são efectuadas várias medições e observações para avaliar o comportamento do objeto no fluxo de ar. Estas medições podem incluir a medição da força exercida sobre o objeto (arrasto, elevação), a visualização do fluxo de ar utilizando técnicas de visualização (fumo, partículas) ou a medição das pressões na superfície do objeto.

6. Análise dos resultados: Uma vez recolhidos os dados, estes são analisados para tirar conclusões sobre o comportamento aerodinâmico do objeto. Os resultados do ensaio em túnel de vento são frequentemente apresentados sob a forma de relatórios técnicos, gráficos ou imagens para comunicar as conclusões do estudo e eventuais recomendações para otimizar o objeto ensaiado.

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Estudo aeroeléctrico no túnel de vento Eiffel - Crédito @AirDesignLab e @EOLIOS

CFD: uma evolução semelhante a uma caixa de ferramentas

Modelação numérica de ensaios em túnel de vento

O CFD oferece uma série de vantagens em relação aos ensaios em túnel de vento. Para além de gerar simulações à escala real (em vez dos modelos à escala reduzida utilizados em muitas simulações físicas), também fornece dados adicionais e permite comparar simultaneamente as velocidades do vento para um determinado vento entre dois pontos.

É possível realizar estudos hidrológicos, aeroeléctricos ou térmicos a diferentes escalas: da microeletrónica aos estudos de edifícios e cidades.

Os resultados podem ser visualizados de forma mais clara e explicados ao maior número possível de pessoas.

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Simulação CFD do movimento de um metro numa estação

CFD: uma vasta gama de aplicações

Uma caixa de ferramentas para :

  • Simular o fluxo de um fluido à volta ou dentro de um corpo
  • Estudar o conforto do vento
  • Estudo de cargas de vento

Caixa de ferramentas térmica :

  • Estudar as trocas convectivas
  • Estudar os intercâmbios condutores
  • Estudar a troca radiativa

Caixa de ferramentas multifísica :

  • Visualizar a dispersão dos poluentes
  • Estudar a extração de fumo
  • Estudar o movimento do pó, da areia, etc.
  • Estudar o movimento de objectos, ventoinhas, etc.

Estudo hidrológico

  • Fluxo de fluidos
  • Risco de inundação
  • Risco de chuva ou neve

Estes métodos podem ser utilizados para resolver um vasto leque de problemas, que apresentaremos de seguida.

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Criada originalmente em França, a EOLIOS Ingénierie é a consultora de referência em simulação térmica e aeroeléctrica para centros de dados na Europa e no mundo. A empresa acompanha operadores, projectistas e proprietários de projectos em todas as fases da vida de um centro de dados: conceção, otimização, renovação ou ampliação.

Combinando conhecimentos científicos de ponta, ferramentas de simulação de última geração e um conhecimento profundo do ecossistema dos centros de dados, a EOLIOS Ingénierie é um parceiro de confiança para garantir a disponibilidade, a segurança e o desempenho energético das infra-estruturas de TI, antecipando simultaneamente as questões de sustentabilidade.

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