Case - Aerodynamik på bil, sammenligning med vindtunnel

Dette casestudie viser, hvordan Aerotak kan bestemme modstanden på en bil ved brug af CFD.

Formål

Formålet med simuleringen er at opnå en god overensstemmelse mellem CFD-forudsigelser og eksperimentelle vindtunnelforsøg udført på DrivAer-bilen af Heft et al. (2012).

Simuleringsopsætning

Den eksperimentelle vindtunnel anvendes som input i CFD-modellen for at sikre en så god sammenligning med CFD- og eksperimentel data som muligt. En rektangulær kasse med et indløb (blå), et udløb (rød) og en bevægelig gulv (gult) udgør fluidområdet. Hjulene modelleres med en MRF-model (roterende koordinatsystem) med en rotationshastighed, der svarer til hjulenes faktiske rotationshastighed. For at fange de vigtigste turbulente strømningsstrukturer anvendes en Spalart-Allmaras Delayed Detached Eddy Simulation (DDES) turbulensmodel, hvor de tidslige skalaer opløses med en transient simuleringstilgang.
 

Resultater

Sammenlignes den eksperimentelle data med CFD-simuleringens estimat af modstandskoefficienten for bilen, opnås en afvigelse på blot 2.3% efter 24 timers simuleringstid. Modstandskoefficienten er et udtryk for den normaliserede modstand, som bilen udsættes for, og bestemmes ved at normalisere den totale modstand med luftens densitet, bilens hastighed kvadreret og tværsnitsarealet. Værdien af modstandskoefficienten monitoreres gennem hele simuleringen, men kun de sidste 1.7 fysiske sekunder, hvor løsningen er konvergeret, ligger til grund for den tidsmiddelværdi.

Den estimerede modstand er i god overensstemmelse med benchmarkdataen, hvilket fungerer som et valideringsgrundlag for den opstillede model. Den validerede CFD-model kan efterfølgende anvendes til at opnå en bedre forståelse af strømningen over bilen, blandt andet ved at kigge nærmere på trykfordelingen på og omkring bilen. Figurerne nedenfor viser tidsmiddelværdierne af statiske tryk- og hastighedsfordelinger på henholdsvis bilens overflade og et vertikalt plan gennem fluidområdets geometriske centrum.

Den validerede transiente DDES model og DrivAer bilen med MRF model af hjulene gør det muligt for Aerotak at tilbyde vores kunder bilsimuleringer med henblik på design optimering, strømningskarakterisering og forståelse, samt bestemmelse af KPI’er såsom modstand, løft, downforce osv. for en hvilken som helst bilgeometri.

For mere information kontakt:

Referencer

Heft, A.I, T. Indinger, and N.A. Adams 2012 “Introduction of a New Realistic Car Model for Aerodynamic Investigations”. Technische Universität München, SAE International.