Bir binek aracın aerodinamik etkinliğinin modellenmesi
Modelling of a passenger vehicle's aerodynamics efficiency
Yazar: İSMAİL ÖZEN
Danışman: PROF. DR. YASİN VAROL
Fırat Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2015
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Binek taşıtların aerodinamik etkinliğini modellemek için rüzgâr tünel testleri ve sayısal çalışmalardan yararlanılmaktadır. Sayısal ve deneysel çalışmalar sayesinde binek taşıtların aerodinamik etkinliklerinin arttırılmasına yönelik olarak taşıtların, dış gövde tasarımında iyileştirmeler yapılmaktadır. Böylece, taşıtların zararlı egzoz emisyonları azaltılmakta, yakıt ekonomileri, yol tutuşu ve manevra kabiliyetlerinde önemli artışlar sağlanmaktadır.  Rüzgâr tünel testleri sayısal çalışmalarla karşılaştırıldığı zaman çok zaman alıcı ve maliyetlidir. Bu yüzden, son yıllarda bilgisayar teknolojisindeki hızlı ilerlemelere paralel olarak sayısal çalışmalara olan ilgi sürekli artmaktadır. 
Bu çalışmada, taşıt aerodinamiğiyle ilgili kapsamlı literatür araştırması yapılmış, taşıt etrafındaki hava akışı nedeniyle taşıt üzerinde oluşan aerodinamik kuvvetler ile bu aerodinamik kuvvetleri oluşturan temel parametreler incelenmiştir. Daha sonra, günümüzde kullanılan bir taşıt modelinin aerodinamik etkinliğiyle ilgili temel parametrelerini tespit etmek için sayısal ve deneysel çalışmalar yapılmıştır. Her iki çalışmadan elde edilen verilerden yararlanarak ilgili taşıt modelinin aerodinamik etkinliğini arttırmak için dış tasarımına yönelik iyileştirme çalışması yapılmıştır. Bunun için, taşıtın bagaj bölmesinin alt tarafına açılan bir difüzör kanalı sayesinde taşıtın sürükleme katsayısının % 2 azaldığı ve yol tutuşunun önemli ölçüde arttığı tespit edilmiştir.
Sonuç olarak, 1:24 ölçekli Audi A4 taşıt modeli ile yapılan sayısal ve deneysel çalışmalardan elde edilen sonuçların birbiriyle uyum içerisinde olduğu tespit edilmiştir. Sayısal çalışmalar için kullanılan taşıt modelinin boyutları 1:1 ölçeğe kadar büyültülerek aerodinamik direnç katsayısının Reynolds sayısı bağımsızlığı sağlanmıştır. Ancak, deneysel çalışmalar için kullanılan taşıt modelinin çok küçük olması ve rüzgar tüneli setinde maksimum giriş hızına çıkılamamasından dolayı aerodinamik direnç katsayısının Reynolds sayısı bağımsızlığı sağlanamamıştır. 


Anahtar Kelimeler; Taşıt Aerodinamiği, Yakıt Tüketimi, K- ε Türbülans Modeli

Abstract:
For modeling the aerodynamic efficiency of passenger vehicles has been benefited from wind tunnel tests and numerical studies. In order to increase aerodynamics efficiency of passenger vehicles by numerical and experimental studies, improvements in their exterior body design has been made. In this way, harmful exhaust emissions of vehicles is reduced, provided significant increases in their fuel economies, road holding and maneuverability. When compared with the numerical studies, wind tunnel tests are very time consuming and cost. Accordingly, interest in the numerical studies in parallel with the rapid advances in computer technology in recent years has been increased steadily. 
In this study, comprehensive literature research regarding vehicle aerodynamics was made, aerodynamics forces occurring over a vehicle because of airflow around it and basic parameters creating this aerodynamics forces were examined. Later, experimental and numerical studies were carried out in order to determine basic parameters regarding aerodynamics efficiency of a vehicle model used at the present time. Based on the data obtained from both studies, an improvement work for its exterior design to increase aerodynamics efficiency of related vehicle model was made.  In this way, by a diffuser channel opened to lower side of vehicle's boot compartment, decreasing its drag coefficient % 2 and increasing its road holding significantly was determined. 
Consequently, it was determined that results obtained from experimental and numerical studies made for 1:24 scaled Audi A4 vehicle model are in agreement with each other. Reynolds number independence of drag coefficient was provided by having enlarged sizes of vehicle model up to 1:1 scale for numerical study. However, Reynolds number independence of drag coefficient couldn't be provided since vehicle model used for experimental studies was too small and maximum inlet velocity for the wind tunnel set couldn't be reached 

Key Words; Vehicle Aerodynamics, Fuel Consumption, K-ε Turbulence Model