Simulação e análise do escoamento no habitáculo de um automóvel

Trabalho Final de Mestrado para obtenção do grau de Mestre em Engenharia Mecânica

As condições ambientais e o consumo de energia são fatores determinantes para a indústria automóvel, pressionando-a a criar novas tecnologias que otimizem o consumo de combustível, minimizem a emissão de poluentes e permitam uma melhoria no conforto térmico dos ocupantes. Atualmente, este facto revela-se cada vez mais importante devido ao estilo de vida dinâmico das pessoas, onde é gasto um tempo considerável na mobilidade. A presente dissertação visou apresentar as investigações e os conhecimentos existentes acerca do conforto térmico, bem como estudar, através da dinâmica de fluidos computacional, o ambiente térmico no interior de um automóvel. Assim, foram desenvolvidos dois estudos, tendo sido utilizado o software SolidWorks para conceber o habitáculo automóvel e posteriormente, o software SolidWorks Flow Simulation para simular o arrefecimento do ambiente térmico no seu interior, perante uma condição típica de verão. O primeiro estudo foi desenvolvido com o objetivo de evidenciar os efeitos da radiação solar nas características ambientais no interior do habitáculo automóvel. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que a radiação solar tem uma grande influência sobre o ambiente térmico no interior de um automóvel, contribuindo para um aumento significativo da temperatura no seu interior. Além disso, também se verificou que as propriedades do vidro são fundamentais para diminuir esse aumento de temperatura. Posteriormente, foi desenvolvido o segundo estudo com o objetivo de avaliar o conforto térmico no interior do habitáculo automóvel. Os resultados obtidos neste estudo demonstraram que o ambiente térmico inicial não garante as condições de conforto térmico necessárias para os ocupantes. Contudo, após um período de 540 segundos de arrefecimento, verificou-se uma descida significativa dos valores da temperatura do ar e, consequentemente, uma melhoria substancial nas condições de conforto térmico no interior do automóvel. Além disso, foi possível verificar que a localização dos difusores de ar afeta significativamente a distribuição da temperatura do ar no interior de um automóvel e que os resultados obtidos poderiam melhorar através da introdução de insuflação de ar para a zona dos pés.