ESTUDO COMPUTACIONAL DO ESCOAMENTO DE AR NA CÂMARA DE TESTES DE UM TÚNEL DE VENTO SUBSÔNICO UTILIZANDO CFD

Abstract

A Mecânica dos Fluidos é a área da ciência destinada ao estudo do comportamento de fluidos na natureza, seja em repouso ou em movimento. Utiliza-se de equações consagradas por famosos cientistas e engenheiros que buscam compreender e estudar seus fenômenos desde a Antiguidade, visando usufruir e trazer benefícios para a humanidade. Porém, devido à complexidade dos fenômenos analisados, a abordagem analítica clássica, por meio de equações, é muitas vezes restrita à determinadas condições, se tornando incapaz de fornecer resultados precisos em grande parte dos casos estudados. Outra abordagem, como a experimental, permite aos cientistas obter resultados satisfatórios e próximos com a realidade, mas com elevados custos e tempo de projeto. Assim, com o advento da computação nas últimas décadas, desenvolveu-se uma nova técnica para resolução de problemas de fluidodinâmica utilizando métodos numéricos: a Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD, da sigla em inglês). A CFD é uma poderosa ferramenta de simulação computacional que fornece aos engenheiros e cientistas resultados confiáveis e realísticos com os fenômenos estudados e tem sido amplamente utilizada em um vasto campo de aplicações. Esse trabalho visa a realização de uma simulação computacional, utilizando CFD, do escoamento de ar ao redor de dois blocos de madeira no interior da câmara de testes de um túnel de vento construído no laboratório da UniRedentor, em Itaperuna (RJ), simulando o escoamento ao redor de dois edifícios. Para tanto, foi utilizado o software de código-aberto OpenFoam, que é um software voltado para simulações de escoamento de fluidos, transferência de calor, mecânica dos sólidos, entre outros. Outras ferramentas utilizadas foram os softwares gmsh, responsável por construir o modelo CAD e elaborar a malha computacional e o gnuplot, utilizado para análise e monitoramento do erro residual. Além disso, a visualização dos campos de velocidade e pressão foi proporcionada pelo paraView. As condições de contorno empregadas na análise numérica foram obtidas através do Trabalho de Conclusão de Curso dos estudantes que construíram o túnel de vento e a validação da simulação teve como base um trabalho acadêmico sobre o escoamento de ar ao redor de um cilindro também imerso em um túnel de vento. Com os resultados obtidos foi possível observar os fenômenos físicos envolvidos, como a formação de vórtices e a região de separação do escoamento, além de concluir que não se torna viável realizar a instrumentação do túnel devido à sua limitação na visualização do escoamento em seu interior, o que dificulta a sua utilização para fins acadêmicos