No presente trabalho foi desenvolvida uma metodologia de simulação numérica para calcular o escoamento de ar pelo compartimento do motor de um veículo de passeio. O programa comercial de CFD STAR-CD® foi utilizado para realizar as simulações, a partir de malhas computacionais construídas para toda a região de interesse: o escoamento de ar externo ao veículo, o escoamento de ar interno pelo compartimento do motor, e o escoamento de ar pela região abaixo do assoalho do veículo. As simulações foram baseadas em testes físicos que fazem parte do desenvolvimento e projeto de automóveis, com condições de operação que representam situações críticas integrantes da vida operacional de um veículo. As condições de contorno aplicadas nos modelos foram baseadas nestas condições de operação, incluindo o funcionamento de trocadores de calor e ventiladores instalados no compartimento do motor. No trabalho foi descrita com detalhes a metodologia de simulação, incluindo a abordagem do problema físico, o método numérico empregado, o processo de geração das malhas e a aplicação das condições de contorno. As simulações foram aplicadas no estudo de um veículo de passeio, equipado com motor diesel, turbo compressor, ar condicionado e três trocadores de calor. Foi escolhido um veículo em que a melhoria do escoamento de ar pelo compartimento do motor era necessária. Quatro modelos foram construídos, o primeiro representando a configuração inicial, cujos resultados foram comparados com dados experimentais de teste realizado em túnel de vento, e três diferentes alternativas de modificação visando melhorar o escoamento de ar (modificações no "design" externo, inclusão de defletores de ar e modificações nos trocadores de calor e ventiladores). Duas condições de operação distintas foram consideradas, em alta e baixa velocidade. Os resultados obtidos das simulações foram vazões de ar pelos trocadores de calor e visualizações do escoamento. A comparação dos resultados de simulação com os de túnel de vento mostrou diferenças de até 6% entre os resultados de vazão pelos trocadores de calor obtidos pela simulação e por teste. A visualização dos resultados na forma de vetores de velocidade, trajetórias de traçadores e contornos de pressão se mostrou coerente com o comportamento físico esperado do escoamento de ar para as situações simuladas. Tendo como base de comparação a vazão de ar medida nos trocadores de calor as três alternativas de modificação foram avaliadas, e indicaram melhorias no escoamento de ar pelos trocadores de calor a partir das mudanças implementadas. A metodologia de simulação mostrou-se uma ferramenta útil durante o desenvolvimento do projeto, complementando os testes físicos necessários para a avaliação dos sistemas do veículo.

In the present work a numerical simulation methodology was developed to calculate the underhood air flow of a passenger vehicle. The commercial CFD software STAR-CD® was employed to perform the simulations, using computational meshes built for all the regions of interest: the air flow outside the vehicle, the underhood and underbody air flow. The simulations were based on physical tests that are part of the development of vehicles, with operating conditions representing critical situations experienced by a vehicle in its operating life. The boundary conditions applied in the models were based on these operating conditions, including the operation of heat exchangers and fans located inside the underhood. In this work it was described in detail the simulation methodology, including the physical problem approach, the numerical method, the mesh generation process and the application of boundary conditions. The simulations were used for the study of a passenger vehicle, equipped with a diesel engine, turbocharger, air conditioning and three heat exchangers. It was chosen a vehicle in which the underhood air flow should be improved. Four models were built, the first one representing the initial configuration, whose results were compared to experimental data from wind tunnel test, and three different alternatives for modification aiming to improve the air flow (modifications in the external design, addition of air deflectors and modifications in the heat exchangers and fans). Two different operating conditions were considered, at high and low speed. The results obtained from the simulations were air flow rates through the heat exchangers and flow visualization. A comparison between simulation and wind tunnel results showed differences within 6% in the air flow rates through the heat exchangers.The visualization of results in the form of velocity vectors, particle tracks and pressure contours was consistent with the expected air flow physical behaviour in the simulated situations. With the air flow rate through the heat exchangers as a basis of comparison the three alternatives for modification were evaluated, and indicated improvements in the air flow through the heat exchangers with the implementation of these modifications. The methodology of simulation appeared to be a useful tool during the project development, complementing the physical tests that are necessary for the vehicle systems evaluation.