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Carro de Formula Student em pista
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Otimização de Coletor de Admissão

ClienteEESC-USP Formula SAE

  • CFD
  • Acústica
  • Powertrain

Resultado

+16%

de potência de pico

108%

de eficiência volumétrica

Precisa de um resultado assim? Vamos conversar.

O problema

Um motor aspirado com restritor de ar obrigatório perde potência pelo efeito de estrangulamento do próprio restritor. A única forma de recuperar essa perda é aproveitar ao máximo cada pulso de admissão — o que exige sintonizar a ressonância acústica do coletor, não apenas o diâmetro dos dutos.

Abordagem

Construí um modelo discreto (1D) do motor para alimentar uma otimização multicritério das dimensões gerais do coletor. Essa geometria serviu de ponto de partida para duas simulações acopladas: uma análise acústica harmônica no Ansys, sintonizando o primeiro e o terceiro harmônicos da onda de pressão — os mais fortes — para ressonar exatamente na rotação de pico de potência desejada; e uma simulação CFD transiente 3D, acoplada de volta ao modelo 1D e também ao modelo CFD do próprio injetor de combustível, capturando os efeitos reais de pressão e temperatura sobre a entrega de combustível.

A escolha da malha e do modelo de turbulência foi tão determinante quanto o ajuste acústico: acertar a discretização da camada limite e o modelo de fluido diatômico foi o que permitiu à simulação prever de fato o descolamento de fluxo e o comportamento de ressonância, em vez de apenas aproximá-los.

Resultado

Testes em dinamômetro, com o mesmo powertrain e calibração anterior como referência, mostraram um aumento de 16% na potência máxima, resultado de uma eficiência volumétrica de 108% — bem acima da faixa típica de 80–90% reportada na literatura para essa classe de motor.

Por que isso importa para o seu projeto

Esse tipo de ganho não vem de uma peça maior — vem de acertar a física da sincronia de pulsos de um motor específico. Se o seu sistema de admissão, escape ou indução está deixando potência na mesa, modelagem acoplada 1D/CFD/acústica costuma ser o caminho mais rápido para descobrir quanto e onde.

Imagens da simulação

Desenvolvimento do Escoamento Transiente Dentro do Coletor de Admissão

Passo a passo

Como foi construído

  1. 01
    Simulação acústica do coletor mostrando forte onda de pressão ressonante na porta de admissão

    Simulação acústica do coletor mostrando forte onda de pressão ressonante na porta de admissão

  2. 02
    Comparação de desempenho entre formatos de coletor comuns, iterações anteriores e o novo design

    Comparação de desempenho entre formatos de coletor comuns, iterações anteriores e o novo design

  3. 03
    Histograma de tempo de uma volta de autocross, destacando picos de razão de pressão de até 1,05

    Histograma de tempo de uma volta de autocross, destacando picos de razão de pressão de até 1,05

  4. 04
    Comparação harmônica de frequência e intensidade entre as iterações do coletor

    Comparação harmônica de frequência e intensidade entre as iterações do coletor

  5. 05
    Sincronismo entre a onda de alta pressão saindo do coletor e a abertura da válvula de admissão

    Sincronismo entre a onda de alta pressão saindo do coletor e a abertura da válvula de admissão

Tem um problema parecido?

+16% de potência de pico, 108% de eficiência volumétrica. Me conte o que você está desenvolvendo e eu digo diretamente se e como posso ajudar.

Respondo a todo contato em até um dia útil.

+55 16 99785-1402