close

Enter

Log in using OpenID

aerodınamık dırenc ve ruzgar tunelı_2014-2015

embedDownload
MARMARA ÜNİVERSİTESİ
TEKNOLOJİ FAKÜLTESİ
Aerodinamik Özellikler
ve
Direnç Katsayısının
Ölçülmesi
HAZIRLAYAN:
Yrd. Doç. Dr. Abdullah DEMİR
Aerodinamik
Geometrik benzerlik:
Boyutlar (uzunluklar) arasındaki oranı
esas alır. Bir koordinat sisteminde
bütün boyutlar (genişlik, uzunluk ve
derinlik) aynı lineer ölçek oranına
sahipse model ve prototip geometrik
olarak benzer kabul edilir.
Dinamik benzerlik
Akışkanlar mekaniğinde Reynolds
sayısı,
bir
akışkanın,
atalet
kuvvetlerinin
(vsρ)
viskozite
kuvvetlerine (μ/d) olan oranıdır.
Dinamik benzerliği tanımlamak için
kullanılır. İki geometrik olarak benzer
akış modeli, akış değerleri farklı olan
iki farklı sıvı içinde olsalar bile, eğer
aynı ilgili katsayıya sahip iseler, bunlara
dinamik benzer denir.
Kinematik viskozite
SI birimi v= m2·s−1
pascal-saniye (Pa·s)
olup 1 kg·m−1·s−1
Aerodinamik
Dynamic
Similarity
exists between the model
and the prototype when
forces at corresponding
points are similar
Kinematik benzerlik: Kinematik benzerlik şartının sağlanması
için prototip ve model üzerindeki hız vektörleri paralel ve
mutlak değerlerinin oranlarının sabit olması gerekir.
Kinematik benzerlik şartının sağlanması, akış çizgilerinin
aerodinamik deneylerde model ve prototip için aynı olduğu
anlamına gelir. Kinematik benzerliğin sağlanması blokaj
etkisine de bağlıdır. Gerçekte durağan halden hareketli hale
geçen otomobil çevresinde oluşan hava hareketi, aracın dış
yüzeyinde bir sınır tabaka oluşmasına neden olur. Akışkanın
sınır tabaka içindeki hızı plaka yüzeyinden yukarı doğru
parabolik bir oranla artar, plaka yüzeyinden itibaren belirli bir δ
yüksekliğinde hız serbest akış hızına eşit olur. Bu δ yüksekliğine
"sınır tabakası kalınlığı" denir
Aerodinamik
Aerodinamik
Professor Fred Stern Fall 2010, Chapter 7: Boundary Layer Theory
Aerodinamik
Akış ayrılması: Akış ayrılması, sınır
tabakanın ters basınç gradyanından
yeteri kadar uzakta hareket etmesi
durumunda oluşur ki bu durumda
sınır tabakasının hızı neredeyse sıfıra
düşer.
Akışkan
akımı
cisim
yüzeyinden ayrılır ve bunun yerine
girdaplar ve çevrimler oluşturur.
http://www.grc.nasa.gov/WWW/BGH/Images/reynolds.gif
•
•
•
•
•
vs - akışkanın hızı
d - boru çapı
μ - akışkanın dinamik viskozitesi
ν - akışkanın kinematik viskozitesi: ν = μ / ρ
ρ - akışkanın yoğunluğu
Araç Aerodinamiği
Effect of cd · A on fuel consumption (mid-sized vehicle)
Bosch Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
Bosch Automotive Handbook
Aerodynamic effects on vehicle functions
Araç Aerodinamiği
Influence of flow characteristics on the operation of vehicles
Objectives of improvement of flow past vehicle bodies:
• reduction of fuel consumption
• more favourable comfort characteristics (mud deposition on
body, noise, ventilating and cooling of passenger
compartment)
• improvement of driving characteristics (stability, handling,
traffic safety)
Vehicle aerodynamics includes three interacting flow fields:
• flow past vehicle body
• flow past vehicle components (wheels, heat exchanger,
brakes, windshield),
• flow in passenger compartment
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Characteristics of flow past vehicle bodies
Complex 3D turbulent flow in relative co-ordinate system.
Classification of flow field:
Flow past
• front,
• side walls and roof,
• in underbody gap,
• behind the rear wall (wake).
Front: stagnation point, overpressure, accelerating flow
Side walls, roof: boundary layer separation depending
on the rounding up of leading edges around the front.
Rear wall: in separation bubble nearly constant pressure
below the ambient, strong turbulent mixing
Underbody gap: surrounded by „rough” and moving
surfaces, decreasing velocities downstream, sideward
outflow
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Araç Aerodinamiği
Composed of:
1. Turbulent air flow around
vehicle body (85%)
2. Friction of air over vehicle body
(12%)
3. Vehicle component resistance,
from radiators and air vents
(3%)
P M V Subbarao, Energy Consumption & Power Requirements of A Vehicle
1900-1920 Adaptation of shapes from other fields
Torpedo
Airship
Boot
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
1920-1970 Adaptation of results of airplane and
airship development: streamlining
Járay experimental cars
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
1970-1990 Detail optimisation
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
1990 - Basic form optimisation
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Change of drag coefficient of cars
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Araçlarda aerodinamik direncin en önemli kaynakları
Gövde direnci: Basınç dağılımının yatay bileşeninden dolayı oluşur.
Akışkan direnci: Türbülansların oluşmasından ve aerodinamik kaldırma kuvvetinden
dolayı oluşur.
Sürtünme direnci: Taşıt dış yüzeyinin hava ile temasından dolayı oluşur
İç hava akımı: Taşıt sistemi içindeki boşluklarda havanın dolaşmasından dolayı oluşur.
Mak. Müh. Tayfur Kerem Demircioğlu, “Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu”, Balıkesir
Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos–2007.
Relation between curvature of streamlines and pressure
distribution
If the streamlines are curved pressure increases perpendicular to
them, outwards from the centre of curvature
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Relation between curvature of streamlines and pressure
distribution
If the streamlines
are curved
pressure increases
perpendicular to
them, outwards
from the centre of
curvature
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics University of Rome „La Sapienza” 2002
Araç Aerodinamiği
Figure (a) Typical static pressure coefficient distribution; (b) The force acting on a surface element
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Araç Aerodinamiği
Figure (a) Typical static pressure coefficient distribution; (b) The force acting on a surface element
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Araç Aerodinamiği
Araçlarda aerodinamik direncin en önemli kaynakları
Gövde direnci: Basınç dağılımının yatay bileşeninden dolayı oluşur.
Akışkan direnci: Türbülansların oluşmasından ve aerodinamik kaldırma
kuvvetinden dolayı oluşur.
Sürtünme direnci: Taşıt dış yüzeyinin hava ile temasından dolayı oluşur
İç hava akımı: Taşıt sistemi içindeki boşluklarda havanın dolaşmasından dolayı
oluşur.
Tekerleklerin dönmesinden dolayı ve taşıtın altından geçen hava aerodinamik
direnci arttırır. Akışın bölgesel olarak hızlanmasına ve yavaşlamasına sebep olan
veya akışın yönünü değiştiren taşıt yüzeyindeki her şekil gövde direncine eklenir.
Yolcu bölümünde hava ön cama geldiği zaman ivmelenir ve yön değiştirir bu
yüzden taşıtın kesit alanındaki ani değişiklikler mümkün olduğu kadar
azaltılmalıdır.
Hava akışının kanallardan iletilmesi işleminden kaçınılmalıdır. Bölgesel hava
akışlarını taşıt üzerinden kolaylıkla ileten şekiller bölgesel hız artışlarına sebep
olurlar. Bunun gibi bölgesel hava jetleri taşıtın üzerindeki ana hava akış şeklini
keserler ve çevresindeki havadan daha hızlı hareket etmesinden dolayı türbülansa
sebep olurlar, bu da gövde direncine eklenir.
Kaynak: Mak. Müh. Tayfur Kerem Demircioğlu, “Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu”,
Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos–2007.
Araçlarda aerodinamik direncin en önemli
kaynakları
Taşıtın arka tarafında, kesit alanındaki ani
değişiklikten dolayı hava akışının yavaşladığı bir
viskoz sınır tabaka vardır. Bu basıncın artmasına ve
ayrılma noktasına kadar ya da hava akışı dış ortamın
hava şartlarına uyana kadar akışın basınca karşı iş
yapmasına yol açar. Ayrılma çizgisi (separation line)
yüzey üzerindeki oldukça küçük objeler sebebiyle veya
tasarımdaki ufak detaylardan dolayı aniden meydana
gelebilir, bunun için bu bölgenin tasarımına oldukça
dikkat edilmelidir.
Taşıtın arka tarafının tasarımının aerodinamik
direncinin düşürülmesi; deneysel ölçümlerden taşıtın
arka kısmının bölgesel hava akışına göre negatif eğimli
olması gerektiği görülür. Gelen hava akımındaki
türbülans oranı veya yüzeyin pürüzlülüğü gibi
durumlar kritik açının değerini belirler, taşıtın arka
tarafında yüzeyin bölgesel hava akımına göre eğimi 3°
ila 5°’yi geçmemelidir, geçilirse hava akışı ayrılışı
tetiklenir. Bu fast-back olarak bilinen taşıt
tasarımlarının ortaya çıkmasına sebep olmuştur
(Şekil: a, b). Taşıtın yan kısımlarının tasarımı da
gözönüne alındığı takdirde taşıtın arka yüzey alanı
küçülür ve aerodinamik direnç düşer.
Araç
Aerodinamiği
Şekil: (a) Fastback otomobil, (b)
normal binek otomobil
Kaynak: Mak. Müh. Tayfur Kerem Demircioğlu, “Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu”,
Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos–2007.
Araç Aerodinamiği
Figure: (a) ‘Squareback’ large scale flow separation. (b) ‘Hatchback/Fastback’ vortex generation
Figure demonstrates two alternative flow structures that may occur at the rear of the
vehicle. The first (Figure a) occurs for ‘squareback’ shapes and is characterized by a
large, low pressure wake. Here the airflow is unable to follow the body surface around
the sharp, rear corners. The drag that is associated with such flows depends upon the
cross-sectional area at the tail, the pressure acting upon the body surface and, to a lesser
extent, upon energy that is absorbed by the creation of eddies. Both the magnitude of the
pressure and the energy and frequency associated with the eddy creation are governed
largely by the speed of the vehicle and the height and width of the tail. A very different
flow structure arises if the rear surface slopes more gently as is the case for hatchback,
fastback and most notchback shapes (Figure b).
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Reduction of forebody drag (decrease of overpressure on the front)
Boundary layer separation is a good indicator of high drag
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of forebody drag (decrease of overpressure on the front)
Rounding up of upper horizontal
leading edge
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of forebody drag (decrease of overpressure on the front)
Rounding up of vertical leading edges
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of forebody drag (decrease of overpressure on the front)
Changing the shape of the front end
Use of front spoiler
Conclusions:
1. The most significant drag reduction can be achieved by rounding up
the vertical and upper horizontal leading edges on the front face.
2. Relatively small amendments can result considerable drag reduction.
3. The drag reduction of front spoiler is large if its use is combined with
rounded leading edges.
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of base drag (increase of pressure on the rear end)
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of base drag (increase of pressure on the rear end)
Conclusions:
1.
2.
Longitudinal vortices can develop over
slanted trailing edges, causing increase of
drag and lift
3.
Tapering of rear part results is
reduction of the size of rear
separation bubble and increase of
pressure
Rear spoiler and increase of boot
height reduces drag and lift
simultaneously
Slanted trailing edges can cause
longitudinal vortices increasing
the drag and lift.
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Reduction of side wall, roof and underbody drag (decrease of shear
stresses)
Conclusions
1. Roof and side wall drag can be reduced by reduction of roughness of the
wall (no protruding parts, frames)
2. Underbody drag can be reduced by reducing the roughness (covering) and
reducing the velocity in underbody gap (tight underbody gap, front
spoiler )
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Effect of add-on devices and limits of aerodynamic drag reduction
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Example: wind tunnel investigations aiming at reduction of
aerodynamic drag of buses
Wind tunnel: recirculating, 2.6
m x 5 m open test section, vmax=
50 m/s wind velocity, 6
component overhead
balance, when necessary, ground
simulation with moving
belt, flow visualisation with oil
smoke.
Bus model: 1:5 scale bus models
with rotating wheels, detailed
underbody and interchangeable
parts.
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Increase of driving stability reducing aerodynamic lift
Airfoils, side box provided with wing increase the
negative lift: acp= v^2/R = 2-3
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Increase of driving stability reducing aerodynamic lift
Conclusions
1.
2.
3.
Aerodynamic lift is particularly important at high performance and
racing cars where the negative lift increases the speed in curves
Lift can be reduced by spoilers under the front bumper and at the
upper horizontal trailing edge
At racing cars airfoils and underbody devices increase the negative
lift
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Increase of driving stability influencing yawing moment
Conclusions
1. Yawing moment is caused
mainly by the depression
on the leeward rounded
leading edge
2. Yawing moment can be
reduced by generating BL
separation or
3. By using fin at the rear part
of the car
Prof. Tamás Lajos, “Basics of vehicle aerodynamics”, Budapest University of Technology and Economics Department of Fluid Mechanics
University of Rome „La Sapienza” 2002
Rüzgar Tüneli
Lift, drag and pitching moment
Side force, yawing moment and
rolling moment
Araç Aerodinamiği
Aerodynamic drag is
calculated as
FL = 0.5 · ρ · cd · A (v + v0)2
A taşıt kesit alanını, V taşıtın
rüzgâra göre bağıl hızını, ρ
havanın yoğunluğunu (1,255
kg/m³) göstermektedir.
ρ = 1.226 kg/m^3 hava
yoğunluğu (1.0133 bar ve 15
oC da)
Cd*: hava direnci katsayısı
Otomobillerde : 0.3 - 0,4;
kamyonlarda : 0.8
A : kesit alanı. Otomobillerde
1.85 m^2 ; kamyonlarda 8 m2
alınabilir.
Not: Bazı kaynaklarda cd
bazı kaynaklarda cw olarak
kullanılmaktadır
Aerodynamic effects on vehicle functions
Bosch Automotive Handbook
1) No headwind (υ0 = 0).
Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
Table 1. cw values for various vehicles
Vehicle (Examples)
cd
A / m2
Audi A8
0,29
2,25
Porsche 911
0,29
1,95
Mercedes C 200 D
0,30
2,05
Bosch Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
Effect of
Δcd in %
Lowering vehicle height by 30 mm
approx. –5
Smooth wheel covers
Wide tires
Windows flush with exterior
Sealing body gaps
Underbody panels
Concealed headlamps
Outside rear-view mirrors
–1...–3
+2...+4
approx. –1
–2...–5
–1...–7
+3...+10
+2...+5
Airflow through radiator and engine compartment
+4...+14
Brake cooling devices
Interior ventilation
Open windows
Open sunroof
+2...+5
approx. +1
approx. +5
approx. +2
Roof-mounted surfboard rack
approx. +40
Note: During the early stages in the design and development process most testing is performed using
small scale models where ¼ scale is the most popular.
Bosch Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
Etkileri
Taşıtın Yüksekliğini 30 Mm Düşürme
cd [%]
Yaklaşık –5
Düzgün Teker Jantları
-1...-3
Geniş Lastikler
+2...+4
Harici Cam Parlatmayla
Yaklaşık –1
Contalı Gövde / Karoseri Boşlukları
-2....-5
Düşük Gövde Panelleri
-1...-7
Gizlenebilir Farlar
+3...+10
Dışarıdaki Arkayı Gösteren Farlar
+2...+5
Radyatör Ve Motor Kompartmanı Arasındaki Hava
Akışı
Fren Soğutma Tertibatları
+4...+14
+2...+5
Harici Havalandırma
Yaklaşık +1
Açık Camlar
Yaklaşık +5
Açık Tavan
Yaklaşık +2
Dikey Açılı Olan Tavan
Yaklaşık +40
Bosch Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
α
cd
Δcd in %
50°
0.345
–
55°
0.342
– 0.8
65°
0.340
– 1.4
40°
0.349
+ 1.1
30°
0.349
+ 1.1
0°
0.369
+ 7.0
Effect of windshield slope α on the cd value see Table (– = better, + = worse)
Bosch Automotive Handbook
Araç Aerodinamiği
Okuma Parçası: Araçlarda aerodinamik direncin en önemli
kaynakları
Bu tasarım bize ayrılma çizgisinin hemen hemen taşıtın arka kenarında
oluşmasından dolayı bir optimizasyon sağlar. Hava akışının ayrılmasına
diğer bir etkende arka yüzeyler üzerine yerleştirilen çeşitli çıkıntılardır.
Örnek olarak taşıt gövdesine iyi yerleştirilememiş camlar ayrılma
çizgisini taşıtın arka kenarından daha önce olmasına yol açar ve
aerodinamik direnci arttırır.
Lastiklerin oluşturduğu ark, içinde bulundukları boşluktan hava akışının
geçmesiyle meydana gelmektedir. Lastiğin dönmesi ve alttan gelen hava
ile karşılaşması ön ve arka tekerleklerde havanın lastik boşluğunu
izlemesine ve türbülanslar oluşturarak uzaklaşmasına yol açar. Yağışlı bir
gün sonrasında taşıtın ön ve arka çamurluklarına bakıldığında oluşan
bölgesel türbülans, çamur ve diğer pisliklerin çamurluğa yapışmasına
yardımcı olurlar.
Kaynak: Mak. Müh. Tayfur Kerem Demircioğlu, “Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu”,
Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos–2007.
Okuma Parçası (dvm)
Şekil’den görüldüğü gibi ön lastikten sonra
hava akımı, oluşan türbülanslarla taşıtın yan
kenarı boyunca hareket ederken tekrar
birleşirler. Arka lastiklerde meydana gelen
hava akımı ayrılması genellikle taşıtın arka
tarafındaki hava akımı ile birleşir. Bu durum
arkada meydana gelen hava boşluğunun daha
da büyümesine yol açar ve aerodinamik
kuvveti artırır. Lastiklerin bulunduğu boşluğu
kısmen veya tamamen kapatmak bu sorunu
çözebilir.
Arka
lastiklerde
tamamen
kapatılabilinmesine rağmen ön lastikler
hareketli olduğu için çok zordur.
Üstü açık spor otomobillerde hava akışının
ayrılması genellikle ön camın bittiği noktada
başlar. Taşıtın neredeyse tüm kesit alanında
hava boşluğu meydana gelmesini sağlar ve
oluşan aerodinamik direnç oldukça artar.
Maksimum kesit alanını mümkün olduğunca
azaltmak aerodinamik direnci düşürmenin en
iyi yoludur.
Araç Aerodinamiği
Şekil: Taşıtın
lastik boşluklarında
meydana gelen hava akımı ayrılmasının
şekli
Kaynak: Mak. Müh. Tayfur Kerem Demircioğlu, “Bir Araç Modelinin Aerodinamik Analizi ve Sonlu Elemanlar Yöntemi İle Simülasyonu”,
Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Makine Mühendisliği Anabilim Dalı, Yüksek Lisans Tezi, Balıkesir, Ağustos–2007.
Rüzgar tüneli testleri küçük ölçekli modeller ile başlamıştır. Küçük
ölçekli modeller ile test işlemi tam ölçekli modellere göre daha ucuz
ve basit olması bakımından avantajlıdır. Ancak ölçekli modeller ile
elde edilen sonuçlar tam ölçekli modeller ile elde edilen sonuçların
doğruluğunu verememektedir. Bunun temel nedeni geometrik
benzerliğin tam olarak sağlanamaması ve Reynolds sayısının
beklenmeyen etkileridir. Ayrıca küçük ölçekli test işleminde model
ve prototip arasında Reynolds sayısı eşliğinin sağlanabilmesi
oldukça güçtür.
Rüzgar
Tüneli
Rüzgar Tüneli
Taşıtların direnç katsayıları hava (rüzgar) tüneli yardımıyla ölçülür. Direnç katsayısı
bulunurken hava tünelinin büyüklüğüne göre orijinal veya model taşıt kullanılmaktadır.
Direnç kuvvetini ölçmek için uzama telli kuvvet ölçer/ler/ kullanılmaktadır.
Coast-Down Test
Not: Ürün doğrulama ve test pistleri kısmında
incelendi.
Propulsion Systems for Hybrid Vehicles, IET Power and energy series 45
Series Editors: Professor A.T. Johns Professor D.F. Warne
EK KISIMLAR
Rüzgar Tüneli
Wind tunnel testing
Very few new cars are now developed without a significant
programme of wind tunnel testing.
There are almost as many different wind tunnel configurations as
there are wind tunnels and comparative tests have consistently
shown that the forces and moments obtained from different facilities
can differ quite considerably. However, most manufacturers use only
one or two different wind tunnels and the most important
requirement is for repeatability and correct comparative
measurements when aerodynamic changes are made. During the
early stages in the design and development process most testing is
performed using small scale models where 1/4 scale is the most
popular. The use of small models allows numerous design features to
be tested in a cost effective manner with adequate accuracy.
For truly accurate simulation of the full scale flow it is necessary to
achieve geometric and dynamic similarity. The latter requires the
relative magnitudes of the inertia and viscous forces associated with
the moving fluid to be modelled correctly and the ratio of those forces
is given by a dimensionless parameter known as Reynolds number
(Re):
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Rüzgar Tüneli
where ρ is the fluid (air) density, u is the relative wind speed, d is a characteristic
dimension and μ is the dynamic viscosity of the fluid. For testing in air this expression
tells us that the required wind speed is inversely proportional to the scale of the model but in
practice the velocities required to achieve accuracy (using the correct Reynolds number) for
small scale models are not practical, and Reynolds number similarity is rarely achieved.
Fortunately, the Reynolds numbers achieved even for these small models are sufficiently high
to create representative, largely turbulent vehicle surface boundary layers, and the failure to
achieve Reynolds number matching rarely results in major errors in the character of the flow.
The highest wind speeds at which models can be tested in any particular wind tunnel are
more likely to be limited by the ground speed than by the air speed. The forward motion of a
vehicle results not only in relative motion between the vehicle and the surrounding air
but also between the vehicle and the ground. In the wind tunnel it is therefore necessary to
move the ground plane at the same speed as the bulk air flow, and this is usually achieved by
the use of a moving belt beneath the model.
At high speeds problems such as belt tracking and heating may limit the maximum running
speed, although moving ground plane technology has improved rapidly in recent years with
the developments driven largely by the motor racing industry for whom ‘ground effect’ is
particularly important. A considerable volume of literature is available relating to the
influence of fixed and moving ground planes upon the accuracy of automotive wind tunnel
measurements (for example Howell, 1994, Bearman et al., 1988).
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Rüzgar Tüneli
The use of larger models has benefits in terms of Reynolds number modelling and also
facilitates the modelling of detailed features with greater accuracy, but their use also requires
larger wind tunnels with correspondingly higher operating and model construction costs.
The forces acting upon a wind tunnel model are usually measured directly using a force
balance which may be a mechanical device or one of the increasingly common strain
gauge types. The latter has clear benefits in terms of electronic data collection and their
accuracy is now comparable to mechanical devices. Electronic systems are also essential if
unsteady forces are to be investigated. Lift, drag and pitching moment measurements are
routinely measured and most modern force balances also measure side force, yawing
moment and rolling moment.
These latter three components relate to the forces that are experienced in cross-wind
conditions. Although direct force measurements provide essential data they generate only
global information and provide little guidance as to the source of the measured changes or of
the associated flow physics. That additional information requires detailed surface and wider
flow-field measurements of pressure, velocity and flow direction if a more complete
understanding is to be achieved.
Such data are now becoming available even from transient flow studies (e.g. Ryan and
Dominy, 1998), but the measurements that are necessary to obtain a detailed understanding
of the flows remain surprisingly rare despite the availability of well-established
measurement techniques.
An Introduction to Modern Vehicle Design Edited by Julian Happian-Smith
Okuma Parçası - 2
Gerçek daimi olmayan akıma iyi bir örnek olarak küt cisimlerin arkasındaki akım alanlarını
göstermek mümkündür. Örneğin, şekildeki gibi bir otomobilin arkasında çok karışık ve
zamanla çok çabuk değişim gösteren bir akım bulunduğunu özellikle tozlu bir yolda veya
yağmurlu bir havada fark etmek mümkündür. Silindir etrafındaki akım da bu tip cisimler
için iyi bir örnek teşkil eder. Silindirin gerisinde girdaplı bir bölge oluşur ki bu bölgeye iz
adını veririz. Bu bölgedeki herhangi bir P(x,y) noktasındaki akım karakteristikleri zamana
önemli bir şekilde bağlıdır ve akım daimi değildir. Buna karşılık silindirin ön tarafında göz
önüne alınan diğer bir Q(x,y) noktasında ise akımın zamanla değişimi ihmal edilebilir
mertebelerdedir. Bu nedenle bu kısımdaki akım "daimi" kabul edilebilir.
Sekil: Gerçek daimi olmayan akım
M. Adil Yükselen, UCK 351 Aerodinamik Ders Notları
Author
Document
Category
Uncategorized
Views
0
File Size
4 271 KB
Tags
1/--pages
Report inappropriate content