Bir SUV araç modeli üzerinde spoiler uygulamasının sürükleme kuvvetine etkisinin deneysel ve sayısal incelenmesi
Experimental and numerical investigation of the effect on drag force of spoiler application on an SUV vehicle model
Yazar: HASAN ÇİFTÇİ
Danışman: DOÇ. DR. İLKER ÖRS ; DOÇ. DR. CİHAN BAYINDIRLI
Selçuk Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Otomotiv Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering
Dizin: Hesaplamalı akışkanlar dinamiği (HAD) = Computational fluid dynamics (HAD)

Özet:
Bu çalışmada, 1/32 ölçekli SUV model bir araca spoiler (rüzgarlık) eklenerek sürükleme kuvvetinin azaltılması, yakıt ekonomisi ve sürüş kararlılığının iyileştirilmesi amaçlanmıştır. Deneysel çalışmalar emme tipi rüzgâr tünelinde 2.3- 4.55×105 Reynolds sayısı aralığında 4 farklı serbest akış hızında gerçekleştirilmiştir. Çalışmada aerodinamik çalışmalarda sağlanması gereken geometrik, kinematik ve dinamik benzerlik şartları sağlanmıştır. Rüzgârlık tipi olarak Albatros kuşunun kanat yapısından esinlenilmiş, ilgili araç modeli ve spoiler modeli SolidWorks® programında tasarlanarak 3 boyutlu yazıcıda üretilmiştir. Rüzgârlık modeli, model araç yüksekliğinin %10'u (L/H=0,1), %15'i (L/H=0,15) ve %20'si (L/H=0,2) mesafesi kadar aracın arkasına monte edilmiştir. Taşıt etrafında sağlanan akış kontrolü ile sırası ile %5.72, %7.78 ve %7.49 oranlarında sürükleme kuvvet katsayısında (CD) iyileşme sağlanmıştır. Deneysel sonuçları desteklemek amacıyla aynı deney şartlarında temel model ve model 1 araçları için Ansys Fluent® programında akış analizleri gerçekleştirilmiş ve aerodinamik direnç katsayısında %2,58 oranında iyileşme elde edilmiştir. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği yöntemi sonuçlarının deneysel sonuçları desteklediği tespit edilmiş ve taşıt etrafındaki hâkim akış yapısı belirlenmiştir. Bu çalışmada sağlanan maksimum aerodinamik iyileşme oranı için yüksek taşıt hızlarında yaklaşık %4 yakıt ekonomisinde iyileşme olabileceği tespit edilmiştir. Optimum tasarım ve yükseklikle taşıt üzerine montajı yapılan spoiler uygulamalarının SUV tipi araçlarda akış kontrolü sağlayarak aerodinamik performansı iyileştirilebileceği belirlenmiştir.

Abstract:
In this study, it was aimed to reduce drag force, improve fuel economy and driving stability by adding a spoiler to a 1/32 scaled SUV model vehicle. Experimental studies were carried out in a suction type wind tunnel at 4 different free stream velocities in the range of 2.3 to 4.55×105 Reynolds numbers. The geometric, kinematic and dynamic similarity conditions that must be met in aerodynamic studies are provided in the study. As the spoiler type, inspired by the wing structure of the Albatross bird, the relevant vehicle model and spoiler model were designed in the SolidWorks® program and produced in a 3D printer. The spoiler model was mounted to the rear of the vehicle in 10% (L/H=0.1), 15% (L/H=0.15) and 20% (L/H=0.2) height of the model vehicle. With the flow control provided around the vehicle, an improvement in the aerodynamic drag coefficient (CD) was achieved by 5.72%, 7.78% and 7.49%, respectively. In order to support the experimental results, flow analyzes were performed in the Ansys Fluent® program for the base model and model 1 vehicles at the same experimental conditions and 2.58% improvement was obtained in the aerodynamic drag coefficient. It was determined that the results of the Computational Fluid Dynamics method supported the experimental results and the dominant flow structure around the vehicle was determined. For the maximum aerodynamic improvement rate achieved in this study, it was determined that there could be an improvement in fuel economy of approximately 4% at high vehicle speeds. It was determined that spoiler applications mounted on the vehicle with optimum design and height can improve aerodynamic performance by providing flow control in SUV type vehicles.