Otimização topológica baseada em componentes moldáveis móveis aplicada ao projeto de dispositivos passivos de controle do escoamento para redução de arrasto aerodinâmico em geometrias de degrau descendente (2025)
- Authors:
- Autor USP: RAMOS JUNIOR, JOSÉ PEREIRA - EP
- Unidade: EP
- Sigla do Departamento: PNV
- Subjects: MÉTODO DOS ELEMENTOS FINITOS; AERODINÂMICA; DEPÓSITOS DE COMBUSTÍVEL FÓSSIL
- Agências de fomento:
- Language: Português
- Abstract: O crescimento do transporte terrestre tem elevado significativamente o consumo de combustíveis fósseis, com impactos negativos sobre o meio ambiente, a saúde pública e a economia. Em resposta, a indústria automotiva tem buscado maior eficiência energética e redução de poluentes, o que exige aprimoramentos no desempenho dos veículos. Um dos principais desafios está nos esforços aerodinâmicos que afetam automóveis, ônibus e caminhões, demandando equilíbrio entre capacidade de carga e custos operacionais. O arrasto aerodinâmico representa parcela expressiva da resistência ao movimento em altas velocidades. Diversas estratégias têm sido desenvolvidas para mitigá-lo e, embora soluções ativas ganhem destaque, os métodos passivos continuam vantajosos por sua simplicidade e baixo custo. Nesse contexto, este trabalho tem como objetivo implementar a Otimização Topológica (OT), baseada em componentes moldáveis móveis (MMC Moving Morphable Components), e explorar seu potencial para definir configurações e topologias otimizadas de elementos passivos de controle do escoamento, visando à redução do arrasto em geometrias de degrau descendente. O problema de OT é formulado como a minimização da força de arrasto sobre o degrau e da dissipação de energia em um domínio de projeto bidimensional, sujeito a uma restrição de volume de material. Para isso, emprega-se o modelo de Darcy, que representa a região sólida dos componentes como um meio poroso nas equações de NavierStokes. Dois tipos de componentes são utilizados: um de perfil radial (cilíndrico) e outro de perfil uniforme (placa). A solução numérica é obtida pelo método dos elementos finitos, enquanto a otimização é conduzida por meio do método das assíntotas móveis. Embora a modelagem utilizada represente uma simplificação da física real, os resultados indicam que aabordagem proposta é eficaz na manipulação das forças de arrasto por meio do controle passivo do escoamento. A análise abrange a região adjacente ao degrau, a visualização das linhas de corrente, os campos de pressão e velocidade, bem como a quantificação da força de arrasto sobre o degrau e da dissipação de energia no domínio de projeto. Esses parâmetros dinâmicos são empregados para avaliar o comportamento do escoamento sob diferentes configurações, tanto iniciais quanto otimizadas.
- Imprenta:
- Data da defesa: 28.07.2025
-
ABNT
RAMOS JÚNIOR, José Pereira. Otimização topológica baseada em componentes moldáveis móveis aplicada ao projeto de dispositivos passivos de controle do escoamento para redução de arrasto aerodinâmico em geometrias de degrau descendente. 2025. Dissertação (Mestrado) – Universidade de São Paulo, São Paulo, 2025. Disponível em: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-15092025-090317/pt-br.php. Acesso em: 27 jan. 2026. -
APA
Ramos Júnior, J. P. (2025). Otimização topológica baseada em componentes moldáveis móveis aplicada ao projeto de dispositivos passivos de controle do escoamento para redução de arrasto aerodinâmico em geometrias de degrau descendente (Dissertação (Mestrado). Universidade de São Paulo, São Paulo. Recuperado de https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-15092025-090317/pt-br.php -
NLM
Ramos Júnior JP. Otimização topológica baseada em componentes moldáveis móveis aplicada ao projeto de dispositivos passivos de controle do escoamento para redução de arrasto aerodinâmico em geometrias de degrau descendente [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-15092025-090317/pt-br.php -
Vancouver
Ramos Júnior JP. Otimização topológica baseada em componentes moldáveis móveis aplicada ao projeto de dispositivos passivos de controle do escoamento para redução de arrasto aerodinâmico em geometrias de degrau descendente [Internet]. 2025 ;[citado 2026 jan. 27 ] Available from: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/3/3135/tde-15092025-090317/pt-br.php
How to cite
A citação é gerada automaticamente e pode não estar totalmente de acordo com as normas
