Analysis of flow detachment in the intake manifold of a formula SAE vehicle

Abstract

Durante testes, o motor do veículo de Fórmula SAE da Escola Politécnica da Universidade de São Paulo apresentou oscilações em sua rotação, quando operando em alta rotação e alta vazão mássica. Decidiu-se então entender e por fim, solucionar o problema, começando pela análise detalhada do sistema de admissão do mesmo. O estudo do escoamento no duto de admissão de um veículo de competição se torna extremamente relevante ao passo que, dentro das limitações construtivas e limitações impostas pelas regras da competição de Fórmula SAE, tenta-se melhorar ao máximo o desempenho do mesmo. Somando-se as prerrogativas de alto desempenho do motor, com o espaço disponível para fixação do mesmo ao veículo, o runner , peça crítica no quesito desempenho, acaba por apresentar uma acentuada curvatura. Esta que se torna relevante principalmente quando o motor opera em altas rotações e altas vazões mássicas, já que nestas condições, pode-se ter o descolamento do fluido da parede interna. Assim, o comportamento fluídico do ar no sistema de admissão do veículo de fórmula SAE da Escola Politécnica de São Paulo foi estudado. Um modelo em CFD foi feito e simulado em regime permanente, visando analisar principalmente o campo de velocidade. Este, por fim, indicou a presença de recirculação do ar na região interna da curvatura do runner ; provocando assim uma diminuição da seção transversal útil para escoamento do ar; que por sua vez, causou uma diminuição na oferta de torque do motor, justificando assim as oscilações na rotação que o motor apresentava.