Binek araç üzerindeki aerodinamik analizlerin deneysel ve sayısal olarak incelenmesi
Experimental and numerical aerodynamic analysis of a passenger car
Yazar: ARMAĞAN ALTINIŞIK
Danışman: PROF. DR. HABİB UMUR
Uludağ Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Doktora, 2013
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada FIAT Linea aracın 1:5 ve 1:10 ölçekli modelleri üzerindeki aeorodinamik analizleri Uludağ Üniversitesi rüzgar tünelinde (UURT) ve Ankara Rüzgar Tünelinde (ART) gerçekleştirilmiştir. Araç modelinde alt kısımı hareketsiz olup  (tekerlekler sbt),  hava alıkları da kapalıdır. İki tüneldeki farklı türbülans ve blokaj oranlarının aerodinamik etkisi değerlendirilmiştir. Modeller üzerinde hız profilleri, C_p (basınç katsayısı) dağılımları ve C_d (sürükleme katsayısı) değerleri farklı yanal rüzgar açılarında değerlendirilmiştir. Statik basınçlar modeller üzerinde ? :1 mm çapında açılan delikler üzerinden simetri ekseni boyunca ve yanal olarak açılan üç adet kesit üzerinden alınmıştır. C_(p ),C_d değerleri 1:5 ölçekli model için ß = 10° derece yanal rüzgar açısına kadar ve 1:10 ölçekli model için de ß=40° ye kadar ölçülmüştür. Mevcut hava tünellerinde genel olarak araç modelleri türbülans seviyeleri %1 civarında test edilirken gerçek hayatta otoban üzerinde seyahat eden araçların %5-10  türbülans şiddetine maruz  kaldıkları bilinmektedir. Bu çalışmada testler  türbülans şiddeti seviyesi UURT? de %7 ve ART? de %0.5 seviyelerinde gerçekleştirilerek gerçek duruma çok yakın analizler gerçekleştirilmiş ve elde edilen sonuçlar kıyaslanmıştır. Sayısal CFD analizleri  FIAT? ın da standard kodu olan StarCCM+ ile gerçekleştirilmiş ve türbülans modeli olarak  Düzeltilmiş(Realizible) K-? two-layer kullanılmıştır. Deneysel UURT ve ART sonuçları, elde edilen  CFD sonuçlarıyla da kıyaslanmıştır. 1:10 ölçekli model ile birbirini yakın takip eden iki araç aerodinamik analizleri gerçekleştirilmiş ve ön ve arkadaki aracın x?(L=) 0, 0.5, 1.0 pozisyonlarında C_p ve C_d etkileşimleri analiz edilmiştir.

Keywords: Taşıt aerodinamiği, blokaj oranı, türbülans şiddeti, sürükleme katsayısı, 
basınç katsayısı

Abstract:
In this study, 1:5 and 1:10 scale models of passenger car (FIAT Linea) were tested in two different wind tunnels as Uludag University Wind Tunnel (UURT) and Ankara Wind Tunnel (ART). Velocity profiles at different air freestream velocities were measured. Static pressures (C_p) and the drag coefficients (C_d) were measured at freestream velocities up to 30 m/s. Tunnel blockage effects were analysed with different proposed methods. For 1:5 scale model, C_p and C_d measurements were done at different yaw angles up to ß= 10°.  Paralely for 1:10 scale model C_p and C_d measurements were done up to ß= 40° yaw angle. Experimental and numerical investigation of aerodynamic interactions of two close following vehicles were also evaluated in this study. C_p measurements were done on the holes (??1mm) located on the symmetry axis and lateral three sections (x: 232 mm, 405 mm, 635 mm). Normally car models are tested at low turbulence intensities (? 1%) at existing wind tunnels but in the real life vehicles are subjected higher turbulence intensities as 5-10%  measured at highways. In this study turbulence intensities were 7%  at UURT and 0.5% at ART. Obtained C_p and C_d results and flow caracteristics were compared with CFD analysis. StarCCM+  with Realizible K-? two-layer turbulence model was used for the numerical analysis.

Keywords: Otomotive Aerodynamics, Turbulence Intensity, Tunnel Blockage Ratio, 
Drag Coefficient, Pressure Coefficient