Egyszerűsített járműáramlástani modell nyitott kerékháza körüli áramlási struktúrák elemzése numerikus szimuláció használatával
A dolgozat a BME Áramlástan Tanszéken végzett járműáramlástani kutatások folytatásaként az Ahmed-féle testen [1] létrejövő áramlási folyamatok további vizsgálatát célozza meg. Ezen test egy széles körben elfogadott próbatest, amely sok CFD kód validálásának alapja volt, mivel jelentős mérési adatbázis jött létre az évek során. A korábbi szerzők megállapításait figyelembe véve, a nyitott kerékházban történő erősen turbulens folyamatokra fókuszál jelen TDK dolgozat, amelynek megértése a menetstabilitás, a sárosodás és a légellenállás csökkentésének megértése szempontjából fontos, amely egy jármű üzemanyag fogyasztását is befolyásolja.
A kezdeti numerikus vizsgálatok során Régert és Lajos [2] úgynevezett Fabijanic-modellt [3] alkalmaztak egy pár kerék és nyitott kerékház beillesztésével és az irodalomban elfogadott Q-kritériummal igyekeztek a lehetséges örvényeket detektálni és azok hatását vizsgálni. Később Régert és Schwarczkopf [4] [5] elsőként két pár kerékkel felszerelt Ahmed geometriáján végzett hasonló CFD vizsgálatokat, de itt a kerékház geometria és légellenállás kapcsolatát elemezték, kevésbé fókuszálva a részletes örvénystruktúrákra. Az Ahmed-modell nyitott kerékháza körüli áramkép és örvénystruktúra részletes vizsgálatára Gulyás és szerzőtársai [6] [7] PIV szélcsatorna méréseket végeztek az Áramlástan Tanszék, Kármán Tódor Szélcsatorna Laboratóriumában és a brüsszeli Von Karman Institute-ban. A mérés során alkalmazott 2D PIV rendszer csak diszkrét síkokban tette lehetővé a mérés elvégzését, amely nagyban befolyásolja az örvénydetektálás pontosságát.
Jelen dolgozat célja, a korábban Régert és Lajos [2] Fabijanic-modell esetében alkalmazott vizsgálati irányelvek alkalmazása az Ahmed-modell első nyitott kerékháza körül keletkező örvénystruktúrák pontos beazonosítása érdekében. Az OpenFoam CFD szoftverben elvégzett részletes időfüggő URANS szimulációk segítséget adnak, annak az eldöntésben, hogy a korábban diszkrét pozíciókban mért PIV eredmények alapján detektált örvények megfelelőek-e, illetve lehetővé teszik az örvények minél pontosabb időbeli viselkedésének a leírását, amelyet az időátlagolt PIV mérési eredmények nem kellő pontossággal és részletességgel szolgáltattak. A dolgozatban bemutatott örvénystruktúrák jelenlegi ismerete jelentős segítséget nyújthatnak a később a jelenlegi geometrián tervezett LES szimulációk [8] [9] elvégzéséhez, melyek a remények szerint az örvények még pontosabb ismeretét teszi majd lehetővé.
Irodalom:
[1] AHMED, S., RAMM, G. & FALTIN, G. (1984) Some salient features of the time-averaged ground vehicle wake. Society for Automotive Engineers Paper, 840300
[2] RÉGERT, T. & LAJOS, T. (2007) Numerical simulation of flow in wheelhouse of cars. Journal of Computational and Applied Mechanics .
[3] FABIJANIC, J. (1996) An experimental investigation on wheel-well flows. SAE paper, 960901.
[4] RÉGERT, T., LAJOS, T. & SCHWARCZKOPF, A. (2007) The effect of wheels on the characteristics of an Ahmed-body. Proceedings of the European Automotive CFD Conference, pp. 57-67, Frankfurt July, 2007.
[5] SCHWARCZKOPF, A., RÉGERT, T. & LAJOS, T. (2009) Investigation of simple possibilities for reduction of drag due to the wheels of road vehicles. Proceedings of the European Automotive Simulation Conference, pp. 21-32, Munich, July, 2009.
[6] GULYÁS, A., BODOR, Á., RÉGERT, T. & JÁNOSI, I., M. (2013) PIV measurement of the flow past a generic car body with wheels at LES applicable Reynolds number. Int. J Heat Fluid Flow, Vol.43, pp. 220–232.
[7] GULYÁS, A. (2016) Investigation on the flow field around wheel in open wheelhouse of a simplified vehicle model. MSc diploma thesis. Budapest University of Technology and Economics, Budapest.
[8] KRAJNOVIĆ, S. & DAVIDSON, L. (2005) Flow around a simplified car, Part 1: Large Eddy Simulation. Journal of Fluids Engineering, Vol. 127, pp. 907-918, 2005.
[9] KRAJNOVIĆ, S. & DAVIDSON, L. (2005) Flow around a simplified car, Part 2: Understanding the flow. Journal of Fluids Engineering, Vol. 127, pp. 919-928, 2005.
szerző
-
Sándor Levente
Gépészeti modellezés mesterképzési szak
mesterképzés (MA/MSc)
konzulens
-
Nagy László
Tudományos segédmunatárs, Áramlástan Tanszék
