Comportamento do fluxo de ar em carrocerias hatchback e semi-fastback.
Padrão do vórtice gerado traseira de um automóvel.
Aerodinâmica automotiva é o estudo aerodinâmico dos veículos rodoviários.
Seus principais objetivos são reduzir o arrasto e ruído do vento, minimizando a emissão de ruídos, impedindo as forças de sustentação indesejadas e outras causas de instabilidade aerodinâmica em altas velocidades. O ar é também considerado um fluido, neste caso. Para algumas classes de veículos de corrida, pode igualmente ser importante para produzir sustentação negativa para melhorar a tração e assim a capacidades de manobra.
Desde o início da história do automóvel, os fabricantes concentram-se na aerodinâmica de seus modelos. A velocidade do veículo aumenta significativamente a força de atrito do arrasto aerodinâmico.[2] No início dos anos 1920 os engenheiros começaram a considerar o formato dos automóveis para reduzir o arrasto aerodinâmico em altas velocidades. Na década de 1950, os engenheiros automotivos alemães e britânicos passaram a analisar sistematicamente os efeitos do arrasto nos veículos de desempenho mais elevados.[3] No final da década de 1960 os cientistas também tomaram conhecimento do aumento significativo dos níveis sonoros emitidos por automóveis em alta velocidade. Compreendeu-se que estes efeitos aumentavam a intensidade dos níveis sonoros no terreno adjacente.[4] Logo, engenheiros passaram a projetar estradas considerando que os efeitos de velocidade e de arrasto aerodinâmico produziam maiores níveis de ruído, e os fabricantes de automóveis a considerar os mesmos fatores na concepção dos veículos.
O ar que força o para dentro do compartimento do motor, é utilizado para refrigeração, combustão e para a ventilação natural dos passageiros, em seguida, reacelerado por uma tubeira e depois ejetado sob o assoalho. Para os motores traseiros e centrais, o ar é desacelerado e pressurizado em um difusor, perde alguma pressão à medida que passa do compartimento do motor, e preenche o cone de aspiração. Estes carros precisam de uma vedação entre a região de baixa pressão em torno das rodas e a de alta pressão em torno da caixa de velocidades. Todos eles têm um compartimento do motor fechado.
A suspensão é tanto simplificada (Aptera 2e) ou retraída. Maçanetas, antena, barras do teto, etc. podem ter uma forma simplificada. O espelho lateral só pode ter uma carenagem rodada como um nariz. O fluxo de ar através das baias das rodas é apontado como fator para o aumento do arrasto,[5] embora carros de corrida precisem dele para arrefecimento dos travões e muitos carros emitam o ar do radiador no compartimento da roda.
Comparação com a aerodinâmica aeronáutica
A aerodinâmica automotiva difere da aeronáutica de várias maneiras:
A forma característica de um veículo rodoviário, é muito menos simplificada em comparação com a de uma aeronave.
O veículo opera no solo, ao invés de no ar livre.
As velocidades de funcionamento são mais baixas (e o arrasto varia com o quadrado da velocidade).
Um veículo terrestre tem menos graus de liberdade do que uma aeronave, e seu movimento é menos afetado por forças aerodinâmicas.
Veículos terrestres de passageiros e de carga têm restrições de design muito específicos, tais como a sua finalidade, normas de segurança elevadas (que exigem, por exemplo, mais espaço estrutural "morto" para agir como zonas de deformação), e certos regulamentos.
O coeficiente do arrasto (CX, CD ou CW) é uma classificação indicativa comum da "suavidade" aerodinâmica de um carro, relacionada com o formato da carroceria. Multiplicando CX pela área frontal do carro chega-se ao índice de arrasto total. O resultado é chamado de área de arrasto, e está listada abaixo para vários carros. A largura e a altura das curvas das carrocerias levam à superestimativa da área frontal. Estes números baeiam-se nas especificações de área frontal do fabricante Mayfield Company a não ser quando indicado.[7]
Alguns exemplos:
CX (coeficiente de resistência aerodinâmica) de acordo do formato de cada objeto. (em italiano).
A pressão aerodinâmica descreve a pressão descendente (deportância ou downforce, ver: sustentação negativa) criada pelas características aerodinâmicas de um carro que lhe permite viajar mais rápido através de uma curva, mantendo o carro na superfície da pista. Alguns elementos para aumentar o downforce veículo também vão aumentar o arrasto. É muito importante para produzir uma boa força aerodinâmica descendente porque afeta a velocidade e tração do carro.[9]
Linha de corrente formada por gás opaco que permite visualizar o fluxo de ar sobre o veículo.
Literatura
Contribution expérimentale à l'aérodynamique automobile: étude en soufflerie de l'écoulement stationnaire et instationnaire autour d'un modèle simplifié de véhicule automobile. Autor: Adrien Thacker. Editions universitaires europeennes EUE, 2011, (em francês) ISBN 9783841785398 Adicionado em 13/06/2016.
Automotive Aerodynamics. Autor: Joseph Katz. John Wiley & Sons, 2016, (em inglês) ISBN 9781119185727 Adicionado em 13/06/2016.
Mecânica dos Fluidos - 6.ed. Autor: Frank M. White. AMGH Editora, 2010, pág. 496. ISBN 9788580550092 Adicionado em 13/06/2016.
↑Tuncer Cebeci, Jian P. Shao, Fassi Kafyeke, Eric Laurendeau, Computational Fluid Dynamics for Engineers: From Panel to Navier-Stokes, Springer, 2005, (em inglês) ISBN 3-540-24451-4 Adicionado em 13/06/2016.
↑Proceedings: Institution of Mechanical Engineers (Great Britain). Automobile Division: Institution of Mechanical Engineers, Great Britain (1957), (em inglês) Adicionado em 13/06/2016.
↑Worldcat - Environmental impact : proceedings of the ASCE Urban Transportation Division specialty conference, May 21-23, 1973, Chicago, Illinois. American Society of Civil Engineers. Urban Transportation Division. New York: American Society of Civil Engineers, 1973. (em inglês) Acessado em 13/06/2016.
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