Simulação Virtual em projetos estudantis: O impacto das ferramentas CAE para o sucesso da equipe Harpia AeroDesign

VirtualCAE
25/11/2022
Blog
Análise Estrutural, Fluidodinâmica Computacional, Simulação Virtual
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A Harpia AeroDesign UFABC é uma entidade estudantil fundada em 2009, que representa a Universidade Federal do ABC na categoria regular da competição SAE Brasil Aerodesign. O evento é realizado anualmente em São José dos Campos, São Paulo, e tem como objetivo a promoção e intercâmbio do conhecimento entre estudantes na área da engenharia aeronáutica.

Para desenvolvimento do projeto, a equipe utiliza ferramentas e softwares de simulação virtual, que contribuem para a otimização da aeronave e obtenção de melhores resultados na competição. Como reflexo do compromisso da entidade em ampliar cada vez mais seu conhecimento técnico, a equipe obteve o 6° lugar na competição de 2021, entre os 60 projetos inscritos, com a aeronave “Andorinha”.

A elaboração e a otimização de um projeto de aeronave conta com extensos processos técnicos, gerando outputs ao longo de todo o período até a competição. Entre esses processos, a aeronave em construção passa regularmente por análises aerodinâmicas e de fluidodinâmica computacional, para estudo de sua eficiência. A importância das análises de CFD está relacionada ao poder de processamento dos softwares, que possibilitam realizar simulações extremamente precisas de diferentes condições de voo.

Na Harpia Aerodesign, tem-se como foco do trabalho aerodinâmico o estudo e a definição de configurações estruturais que garantam a diminuição de parâmetros que possam prejudicar o voo da aeronave, como os arrastos induzido e parasita. Esses parâmetros podem ser minimizados com a aplicação de algumas otimizações, que são estudadas através de softwares de CFD, ferramentas indispensáveis para os projetos da equipe.

Dessa forma, para calcular a contribuição do arrasto total que atuará sobre a aeronave, estima-se primeiramente o arrasto dos componentes. A partir desse resultado, analisa-se a viabilidade da aplicação de novas configurações, que visam o aumento da eficiência em voo e o melhor desempenho na competição.

Pensando nisso, no projeto de 2021, foram utilizados três métodos para se calcular o arrasto dos componentes. O primeiro, e mais simples, foi utilizado ainda na fase inicial de projeto e foi baseado nos dados históricos de outras aeronaves da equipe. Após esta fase, já com a estrutura definida, optou-se pelo método do build-up para estimar o arrasto a partir das formas. Por último, com a configuração final da aeronave, foi feita a análise de CFD.

Como é possível observar, o resultado do primeiro método utilizado foi o que mais se distanciou do obtido na análise de fluidodinâmica computacional. O resultado encontrado pelo método build-up, em contrapartida, se aproximou mais do de CFD, entretanto, apresentou ainda cerca de 150% do valor ideal.

Esse é apenas um dos diversos exemplos que explicita a importância da utilização da simulação virtual de engenharia para melhorar a fidelidade dos dados que são utilizados no projeto de aeronaves. Caso a análise de fluidodinâmica computacional não tivesse sido realizada pela equipe, a aeronave ficaria com um arrasto superestimado e isso acarretaria em problemas de projeto, como na definição da potência de motor necessária para decolagem.

Os softwares CAE de fluidodinâmica computacional são ferramentas importantes para extrair dados aerodinâmicos mais fidedignos em projetos de aeronaves. Assim, uma vez que esses dados influenciam muito as outras etapas do projeto, a utilização desses softwares representa um fator determinante para uma ótima classificação na competição ou uma ocorrência de falha estrutural.

Outro exemplo de aplicação das ferramentas de simulação virtual na equipe Harpia Aerodesign é a utilização de softwares de análise estrutural para avaliar o comportamento das estruturas durante um voo típico. Essas análises, além de auxiliarem na confiabilidade do projeto estrutural, permitem reduzir o ciclo de desenvolvimento e, sobretudo, otimizar o peso vazio da aeronave, impactando diretamente em seu desempenho.

Além de contribuir com a inovação em empresas de diversos setores, a simulação virtual também ajuda no desenvolvimento de projetos estudantis, como o da Harpia Aerodesign. Quer conhecer mais sobre as possibilidades que essa tecnologia oferece? Confira nosso portfólio de softwares clicando aqui