Ticari taşıt aerodinamiğinin temelleri ve sayısal yöntemlerle incelenmesi
Fundamentals and numerical investigations of commercial vehicle aerodynamics
- Tez No: 166186
- Danışmanlar: DOÇ. DR. DOĞAN GÜNEŞ
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Makine Mühendisliği, Mechanical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2005
- Dil: Türkçe
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 167
Özet
TİCARİ TAŞIT AERODİNAMİĞİNİN TEMELLERİ VE SAYISAL YÖNTEMLERLE İNCELENMESİ ÖZET Karayolu taşıtlarına seyirleri esnasında çeşitli direnç kuvvetleri etki etmektedir. Sözkonusu direnç kuvvetleri aracın hareket istikametine ters yönde yada araç dikey eksenine belirli bir hücum açısı ile etki edebilmektedirler. Özellikle yüksek seyir hızlarında bu direnç kuvvetleri arasındaki en önemli bileşen aerodinamik direnç kuvveti olmaktadir. Son 25-30 yıl içerisinde taşıtların maksimum seyir hızlan artış gösterirken ; yakıt tüketimi değerlerinin düşürülmesi ve egzoz emisyonlarının azaltıhnasi önemli bir araştırma konusu haline gelmiştir. Bu nedenle aerodinamik direncin düşürülmesi otomotiv sektöründe çalışan şirketler ve araştırma enstitüleri açısından büyük önem arzetmektedir. Bu çalışmada ilk olarak karayolu taşıtlarmın mekanik özellikleri incelenmiş olup, araç üzerine etki eden bütün dirençler ve bu dirençlerin çeşitli yol şartlan ve seyir koşullarındaki toplam araç performansına ve yakıt tüketimine etkileri ortaya konulmaktadır. Çalışmada ikincil olarak akışkanlar mekaniği temelleri incelenmekte olup, havanın fiziksel özellikleri, dış ve iç akış özellikleri, basınç ve sürtünme dirençlerinin oluşum hiyerarşisi ve sınır tabaka özelliklerinden bahsedilmektedir. Temel akışkanlar mekaniği bilgilerinin incelenmesinin ardından günümüz ticari araçları üzerinde yapılan aerodinamik iyileştirme çalışmalarından detaylı olarak bahsedilemektedir. Ticari taşıtlar üzerindeki aerodinamik çalışmaların incelenmesinin yanısıra çalışmada gelecek yıllar içerisinde ticari araçlarda beklenen aerodinamik geliştirmeler hakkında ayrıntılı bilgiler verilmektedir. Çalışma esnasında incelenecek olan modelle ilgili çalışmalardan önce günümüze dek araçların aerodinamik karakteristiklerini ortaya koymak amacıyla uygulanan rüzgar tüneli testlerinin ve sayısal yöntemlerle ilgili ayrıntılı teorik ve pratik veriler üzerinde durulmaktadrr. Rüzgar tüneli ve sayısal yöntem uygulanılan ayrı iki bölümde ele alınmaktadır. Rüzgar tüneli uygulamalanyla ilgili olarak çeşitli ölçüm yöntemleri ve dikkat edilmesi gereken boyutsal parametreler üzerinde durulmaktadır. Nümerik metodlarla incelemer sırasında ise ticari yazılımlar tarafından kullanılan çeşitli çözüm algoritmalarının teorik altyapıları ile avantajları ve dezavantajlarından bahsedilmekte olup incelenecek olan farklı çözüm alanları için ihtiyaç duyulan türbülans modelleri ve akış alanı çözüm alternatifleri incelenmektedir. Sözkonusu bilgiler ışığında ticari bir aracın üzerindeki akış özellikleri sayısal yöntemler yardımıyla incelenmiştir. Çalışma sırasında incelenen ticari taşıt modeli ve akış koşullan 1996 senesinde Amerika Birleşik Devletlerindeki Sandia Ulusal Laboratuarlarında hazırlanarak, SAE (Society of Automotive Engineers/ Otomotiv XVMühendisleri Birliği) tarafindan yayınlanan 960906 ve 960907 numaralı makalelerden örnek alınmıştır. Çalışma sırasında incelenen modelin ve akış koşullarının sözkonusu çalışmalardan örnek alınmasının başlıca sebebi sayısal yöntemler yardımıyla bulunan ŞAD (Sayısal Akışkanlar Dinamiği) sonuçlarının Sandia Ulusal Laboratuarında elde edilen ŞAD sonuçlan ve rüzgar tüneli test sonuçlan ile kontrol edilebilmesidir. Bulunan sonuçlann akredite olmuş test ve ŞAD (Sayısal Akışkanlar Dinamiği) sonuçlan ile doğrulanması çalışma sırasında kurulan modelin ve çözüm koşullarının ne kadar gerçekçi olduğunu ortaya koymakta oldukça yardımcı olmaktadır. Elde edilen nümerik sonuçlarının baz araç geometrisi için Sandia deney ve nümerik sonuçlan ile konfiraıe edilmesinin ardından aracın üzerindeki akış özellikleri incelenirken daha çok aracın arka kısmındaki akış problemleri üzerinde durulmaktadır. Böyle bir yöntem seçilmesinin başlıca sebebi ise günümüzde örnek alınan modeldeki bir ticari aracın çözüme kavuşamayan başlıca aerodinamik problemi aracın arka kısmındaki yüksek rürbülans seviyeleri olmasıdır. Yapılan aerodinamik iterasyonlar sonucunda eklenen aerodinamik geometriler yardımı ile aracın arka kısmındaki yüksek türbülanslı akış karakteristiği iyileştirilmiştir.
Özet (Çeviri)
FUNDAMENTALS & NUMERICAL INVESTIGATIONS OF COMMERCIAL VEHICLE AERODYNAMICS SUMMARY There are different kinds of resistance forces acting onto vehicles, while vehicles are running. These resistance force may effect the vehicle with the oppposite direction of the vehicle displacement. Especially at high speeds, aerodynamic drag force becomes most important comtributor, among those resistance forces. Last decades, reducing fuel consumption and exhaust emissions have been very important research areas. Therefore reducing the aerodynamic resistance (drag) force has great importance for the automotive industry and research institutes. In this study, firstly, the mechanical characteristics of road vehicles were mentioned.Perfomance and fuel economy contributions of these resistance forces (especially aerodynamic forces ) have been identified for different road and vehicle conditions. For secondary step ;fluid mechanics fundamentals have been rewieved for the theoretical background. Physical properties of fluid, external and internal flow characteristics, pressure and friction drag force creation and boundary layer definitions were investigated.After the theoritical fluid mechanics survey ; aerodynamical development steps and the history of today's commercial vehicles have been identified fora tertiary step. Also the future trends of the aerodynamically optimised commercial vehicles have been published in this study Several experimental and numerical methods specifying aerodynamic characteristics of the commercial vehicles have been explained in the fourth step. Different kinds of wind tunnel applications and the error states during these experimental methods and the theoritical background of numerical methods, especially turbulent models & pressure-velocity solution algoritms, have been identified. In this study the applications of specifying commercial vehicle aerodynamic characteristics were performed by using numerical methods by using the optimised grid generation. The vehicle physical model and the flow chracteristics over the vehicle has been received from a research activity from Sandia National Laboratories by the SAE published papers 960906 and 960907. The most important aim of Sandia research group's vehicle usage is confirming the numerical CFD results with Sandia National Laboratories wind tunnel test and CFD results. The result confirmation allow the investigator to concentrate on the research activities in a more correct way. After the base model confirmation with Sandia National Laboratories experiment and numerical results ; aerodynamic optimization of the rear end geometry of the truck geometry has been achieved with the aid of the numerical methods. xvn
Benzer Tezler
- Ağır bir ticari taşıtta meydana gelen aerodinamik sürükleme direnç katsayısının azaltılmasının sayısal olarak incelenmesi
Numerical examination of the reduction of the aerodynamic drag resistance coefficient occurred in a heavy commercial vehicle
MELİH ESER
Yüksek Lisans
Türkçe
2024
Makine MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. ALİ KİBAR
- Farklı sönümleme elemanları kullanılarak ticari taşıt sürücü koltuğu dinamik konforunun incelenmesi
Investigation of commercial vehicle driver seat's dynamic comfort by using different damping elements
CENK ÇETİN
Yüksek Lisans
Türkçe
2015
Makine MühendisliğiUludağ ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
YRD. DOÇ. DR. GÜRSEL ŞEFKAT
- Ticari taşıt geliştirme sürecinde güç paketi aktarma organları ve taşıt konsept konfigürasyonu
Conceptual configuration of the vehicle and powertrain in commercial vehicle development projects
ZAFER ÇETİNKAYA
Yüksek Lisans
Türkçe
2002
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT EREKE
- Ağır ticari taşıt dizel motoru SCR sisteminin sıcaklık modellemesi
SCR system temperature modelling of a heavy duty vehicle diesel engine
OZAN AKBAL
Yüksek Lisans
Türkçe
2013
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HÜSEYİN ERTUĞRUL ARSLAN
- Bir ticari taşıt süspansiyon elemanının iki eksenli dinamik zorlamaya bağlı deneysel ve hesaplamalı ömür analizi
The Empirical and theoretical of a commercial vehicle suspension element under 2-d dynamic load conditions
YAŞAR TAŞKIN
Yüksek Lisans
Türkçe
2001
Makine Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMakine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MURAT EREKE