مطالعه تجربی کاهش ضریب پسا‌ی یک مدل خودرو توسط کنترل فعال جریان در دنباله

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران

چکیده

پسای آیرودینامیکی یکی ازمهم‌ترین عوامل مصرف سوخت خودروها می‌باشد. ازطرفی، پسای فشاری به عنوان مولفه‌ اصلی پسای کل درخودروها، ناشی ازجدایش لایه ی مرزی ازسطح خودرو است. در این پژوهش، احتمال رخداد جدایش در سطح فوقانی مدل و همچنین اثردمش به عنوان یک روش فعال کنترل جریان بر کاهش پسای آیرودینامیکی مدل احمد با زاویه‌ شیب انتهایی ۳۵ درجه به صورت تجربی مورد بررسی قرارگرفته و موقعیت بهینه اعمال دمش روی سطح شیب‌دار و عمودی انتهایی مدل مشخص شد. دمش اعمال شده سبب افزایش فشار استاتیکی در ناحیه‌ی دنباله و به تبع آن کاهش پسا می‌گردد. علاوه بر این توزیع فشار در سراسر سطح مدل، توزیع سرعت و شدت اغتشاش نیز دراین مقاله مورد مطالعه قرارگرفته است. برای اندازه گیری مشخصه های جریان از دستگاه تونل باد و جریان سنج سیم داغ استفاده شده است. نتایج نشان داد، اعمال جت جریان در مناسب‌ترین موقعیت سبب کاهش حدود 21% در ضریب پسا می‌گردد. چنانچه جت جریان در موقعیت‌های فوقانی روی سطح شیب‌دار اعمال شود، توجیه نداشته و سبب افزایش ضریب پسا می‌شود. کلیه آزمایش‌ها در یک تونل باد مدار باز دمشی با حداکثر شدت اغتشاش‌های %0.1 و حداکثر سرعت30 متر بر ثانیه و اندازه‌گیری مولفه‌های سرعت نیز توسط جریان سنج سیم داغ صورت گرفته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Experimental Study of Drag Reduction on a Model Car Using an Active Flow Control

نویسندگان [English]

  • A. Bak Khoshnevis
  • V. Barzanooni
Mechanical Engineering Department, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده [English]

Aerodynamic drag is one of the most important determinants of vehicle’s fuel consumption. Pressure drag which is the main component of total drag is a result of boundary layer separation from vehicle surface. In this paper, we investigate experimentally, the possibility of separation from the upper surface of model and the effect of base bleeding as an active flow control method on aerodynamic drag reduction of Ahmed body with 35 degree rear slant angle. Then optimum position of blowing on the slope and vertical surfaces at the end of model was found. Blowing increased static pressure in the wake and reduces the drag. In addition, pressure profile across the surface model, velocity and turbulence intensity in this paper is studied. The results showed that the jet flow in the best position
causes 21 % reduction in the drag coefficient. If the jet flow is applied on the upper position of inclined surface, it increases the drag coefficient. All tests are done in an open circuit blowing wind tunnel with maximum turbulent intensity of 1 % and maximum speed of 30 m/s. Velocity measuring components are carried out by hot-wire flow meters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Received: 6 July 2015
  • Revised: 23 December 2015
  • Accepted: 24 January 2016
  • Available Online: 8 November 2016

مراجع

[1] M. Hazim, A. Abdulkadir, K. Iftekhar, A. Firoz, W. Simon,A study on aerodynamic drag of a semi-trailer truck Harun Chowdhury, Procedia Engineering 56 (2013) 201– 205.
[2] S.R. Ahmed, R. Ramm, G. Faltin, Some Salient Features of the Time Averaged Ground Vehicle Wake, SAE Technical Paper Series 840300 3(20) (1998) 104-115.
[3] S. Watkins, G. Vino, The Effect of Vehicle Spacing on the Aerodynamics of Representative Car Shape, J. of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics 96(3) (2011)1232-1239.
[4] R. Mathieu, G. Patrick, Analysis and control of the nearewake flow over a square-back geometry, computr& fluids 21(38) (2009) 60-70.
[5] S. Ghaligne, C. Thomas, Active control of the flow behind a two-dimentional bluff body in ground proximity,comptes rendus mecanique 2(341) (2013) 289-297.
[6] A. Spohn, P. Gillieron, Flow separeated generated by a simplified geometry of an automotive vehicle, Society of Automotive Engineers Technical Paper 23(41) (2011) 89-97.
[7] B. Khalighi, S. Zang, C. Koromilas, S. Balkanyi, L.P. Bernal, G. laccarino, P. Moin, Experimental and Computational Study of Unsteady Wake Flow Behind a Body with a Drag Reduction Device, SAE Technical Paper 14(17) (2006) 12-21.
[8] S. Krajnovic, L. Davidson, Flow around a simplified car, part 2, Journal of Fluids Engineering 12(7) (2008) 919-928.
[9] P. Roms, A. Spohn, Flow Separations Generated by a Simplified Geometry of an Automotive Vehicle, SAE Technical Paper 21(12) (2007) 31-44.
[10] S. Krajnović, L. Davidson, Flow Around a Simplified Car, Part 1: Large Eddy Simulation, ASME J. Fluids Eng 127 (2005) 907-918.
[11] H. Charles, A. Bruneau, B. Emmanuel, A. Delphine,c. Gilliéron, Coupling active and passive techniques to control the flow past the square back Ahmed body,Computers & Fluids 39 (2010) 1875-1892.
[12] G. Hugo, B. Castroa, R. Rodrigo, A. Mario, E.Stortib, Computational study of unsteady road vehicle aerodynamics including fluid-structure interaction,Mecánica Computacional 12 (2013) 1409-1425.
[13] K.P. Garry, K.R. Cooper, Comparison of quasi-static. And dynamic wind tunnel measurements on simpli_ed tractor–trailer models, J. Wind Engineerig Ind. Aerodynamic 22(1986) 185-194.
[14] S. Richardson, A. Imam, An experimental study of unsteady vehicle aerodynamics, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering 215 (2001) 174-179.
[15] M.A. Ardekani, F. Farhani, Experimental study on response of hot wire and cylindrical hot film anemometers operating under varying fluid temperatures, Flow Measurement and Instrumentation 21 (2009) 174-179.
[16] M.A. Ardekani, Hot-Wire Anemometer, K.N. Toosi University 2006.
[17] T. Tunay, B. Sahin, V. Ozbolat, Effects of rear slant angles on the flow characterist ics of Ahmed body, Experimental Thermal and Fluid Science 57 (2014) 165-176.
[18] H. Lienhart, C. Stoots, S. Becker, Flow and turbulence structures in the wake of a simplified car model (Ahmed model), Journal of Automobile Engineering 205 (2009) 174-183.
[19] A. Pope, K.L. Goin, Low Speed Wind Tunnel Testing, John Wiley and Sons Inc. 1984.
[20] M.A. Ardakani, Low-speed wind tunnel (design principles and application), K.N. Toosi University 2008.
[21] C.P. Van Dam, Recent Experience with Different Methods of Drag Prediction, Progress in aerospace 35(8)(1999) 751.
[22] S. Goldstein, A Note on the Measurement of Total Head and Static Pressure on a Turbulent Stream, Proceedings of the Royal Society of London 155(32) (1996) 570-575.
[23] A.E. Von Den hoff, N. Tetervin, Determination of general relation for the behavior of turbulent boundary layer,NACA 1943.
[24] S.L. Dixon, Fluid mechanics, thermodynamics of turbo machiney Library Cataloguing in Publication Data, 2005.
[25] B. Charles-Henri, C. Emmanuel, D. Delphine, G. Patrick, M. Iraj, Coupling active and passive techniques to control the flow past the square back Ahmed body Computers & Fluids, 39 (2010) 1875-1892.
[26] T. Angelina I. Heft, I. Adams, N. , Introduction of a New Realistic Generic Car Model for Aerodynamic Investigations, SAE International 2 (2012) 168-197.
[27] E. Jorgensen, How to Measure Turbulence with Hot-wire Anemometers, Dantec Dynamics 2002.
[28] S. Yavuzkurt, A guide to uncertainty analysis of hotwire data, J. Fluids Engineering 106 (1984) 181-186.
نشریه مهندسی مکانیک امیرکبیر
دوره 49، شماره 3
آبان 1396
صفحه 435-444

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار