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.
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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
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.
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.
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.
As nossas soluções específicas para centros de dados :
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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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