O que é simulação computacional, e como ela é aplicada na solução de problemas da engenharia

Atualmente a simulação computacional está proporcionando um grande avanço tecnológico para engenharia, facilitando a validação e modelagem matemática no desenvolvimento de projetos e diminuindo os gasto com modelos reais de testes. Conhecida como CAE (Computer Aided Engineering ou Engenharia Assistida por Computador) essa ferramenta é capaz de simular sistemas da engenharia como escoamento da água em uma tubulação, ou até mesmo a taxa de transferência de calor em turbinas a jato. 

Existe uma gama enorme de softwares de simulação computacional capazes de interagir com diversos segmentos da engenharia sendo eles estrutural, eletromagnético e fluidodinâmico. Um dos softwares comercializados no ramo da engenharia e com licença para estudante, Ansys, é capaz de integrar todas essas ferramentas em uma só, facilitando a análise e interação desses sistemas, ou seja, tornando a interface homem máquina mais agradável e simples de manipulação. O vídeo abaixo apresenta a plataforma Ansys e algumas de suas funcionalidades. 

Alguns estudos com aplicação de simulação computacional em problemas simples de mecânica dos fluidos, apresentam resultados extremamente seguros e satisfatórios quando comparados com testes reais em túnel de vento ou correlatos. São utilizados conceitos de física e química para resolver e interpretar os parâmetros de entrada do software, assim como é necessário a tomada de decisão exclusiva do engenheiro para julgar se a análise corresponde ou não com a realidade.

Podemos exemplificar o estudo do Escoamento de ar sobre perfil aerodinâmico realizado pelo Departamento de Engenharia Mecânica e de produção da Universidade Federal do Ceará, no qual utilizou-se o Ansys-CFX para realizar a simulação do perfil NACA 4412. Primeiro foram realizados testes em túnel de vento para obtenção de dados relacionados a pressão de estagnação, logo a frente ao perfil aerodinâmico, pressão estática e velocidade.      

(Figura 1: Túnel de vento do ITA)

      Após os testes foi possível ajustar os dados da simulação com alguns parâmetros obtidos em túnel de vento, como a velocidade de entrada V = 39,3676 m/s. Para a simulação é preciso seguir alguns procedimentos e modelar seu domínio de trabalho, ou seja, o volume de controle onde será realizado a simulação.

(Figura 2: Procedimento para simulação Fluido dinâmica, ESSS)

      Após a simulação e análise dos resultados, os dados obtidos foram interpolados para comparar os valores da simulação numérica com o experimental em túnel de vento, obtendo resultados satisfatórios.

(Figura 3: Imagem comparando os dados experimentais e numéricos)

      O estudo em questão buscou apresentar a importância da simulação numérica no âmbito da engenharia. Comparando os resultados experimentais com resultados computacionais foi possível verificar a eficácia da utilização de softwares de simulação na solução de problemas do cotidiano e das mais variadas aplicações.  Ainda é preciso avançar em direção a uma margem menor de erros nos resultados numéricos, porém, detemos uma tecnologia de ponta que corresponde de maneira coerente com os problemas atuais da engenharia. Publicação realizada para a disciplina de pesquisa e comunicação científica da Universidade Federal do ABC 

REFERENCIAS 

[1] Artigo analisado [Online]: Available http://www.scielo.br/pdf/rbef/v34n4/a06v34n4.pdf (Acesso em 09-08-16).

[2] Simulação e engenharia [Online]: Available http://www.esss.com.br/blog/2016/03/qual-a-importancia-do-engenheiro-na-simulacao-computacional/ (Acesso em 09-08-16).

[3] Metodologia para simulação [Online]: Available http://www.esss.com.br/blog/2016/07/processo-de-simulacao-fluidodinamica-cfd/ (Acesso em 09-08-16).

[4] Túnel de vento [Online]: Available http://www.aer.ita.br/node/378 (Acesso em 09-08-16).