Canlılardan esinlenerek minibüs tasarımı ve aerodinamik olarak incelenmesi
Design and aerodynamic analysis of minibus inspired by living organisms
Yazar: ERMAN DOĞAN
Danışman: DR. ÖĞR. ÜYESİ SEDA ARABACI
Manisa Celal Bayar Üniversitesi / Fen Bilimleri Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2024
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering

Özet:
Bu çalışmada, kara ulaşım aracı olarak kullanılan çok sayıda minibüs modelinin akış
analizi, sürüklenme kuvveti ve sürüklenme katsayıları araştırılmıştır. Sürüklenme katsayısı
etkileyen en önemli unsur dış gövde tasarımıdır. Doğada yaşayan aerodinamik özellikleri
yüksek olan canlılardan olan balıklar, su altında hareket ederken minimum direnç ve
maksimum hız sağlayacak bir gövde yapısına sahiptir. Balıkların bu özelliklerinden ilham
alınarak dış gövde tasarımları yapılmıştır. Seçilen balıklar özellikle kafa yapılarının diğer
balıklara göre daha şişkin bir yapıda olduğu ve hareket kabiliyetlerinin de yüksek olması
sebebiyle tercih edilmiştir. Yapılan incelemeler sonucu Napolyon balığı (humhead wrasse),
Yeşil hörgüçlü papağan balığı (Hump parrot fısh), Çiçek boynuz balığı (Flowerhorn fish)
örnek olarak alınmış ve minibüslerin gövde tasarımı yapılmıştır. Gövde tasarımlaru
SOLIDWORKS programında yapılmıştır. Çizimler ağ yapısı oluşturmak için ANSYS HAD
programına yerleştirilmiştir. Değişik tasarımlara ait sürüklenme kuvveti ve sürüklenme
katsayıları Fluent programlarıyla belirlenmiştir. Ardından rüzgar tünelinde deneyler
gerçekleştirilmiştir. Deney verileriyle analiz verileri kıyaslanmıştır.Yeni tasarımların
karşılaştırılmasının yapılması için referans alınan Mercedes Sprinter 316 (uzun şasi )
modelinin benzeri tasarlanmış ve sürüklenme katsayısında yeni tasarlanan modelde %
13.94 düşüş görülmüştür. Bu düşüşün yakıt tasarrufuna katkısı % 7 olarak hesaplanmıştır.
Yıllık ortalama 45000 km kullanılan bir araç için yılda yakut tasarrufu 283.5 litre olarak
hesaplanmıştır.Çevresel etkiler incelendiğinde yıllık karbon emisyonuun 737 CO2e/kg
daha az olduğu hesaplanmıştır.
Anahtar Kelimeler: sürüklenme katsayısı, aerodinamik, biyomimetik, rüzgar tüneli,
napolyon balığı , yeşil hörgüçlü papağan balığı, çiçek boynuz balığı

Abstract:
in this study, the flow analysis, drag force, and drag coefficients of various minibus
models used as land transportation vehicles were investigated. The most significant factor
affecting the drag coefficient is the exterior body design. Fish, which are highly aerodynamic
creatures living in nature, possess a body structure that minimizes resistance and maximizes
speed while moving underwater. Inspired by these features of fish, exterior body designs
were created. The selected fish were chosen particularly for their relatively bulky head
structures compared to other fish and their high maneuverability. As a result of the
examinations, the Napoleon fish (humphead wrasse), the green humphead parrotfish (hump
parrotfish), and the flowerhorn fish were taken as examples, and minibus body designs were
developed. These body designs were created using the SOLIDWORKS program. The
designs were imported into the ANSYS CFD program to generate a mesh structure. Drag
force and drag coefficients of different designs were determined using Fluent software.
Subsequently, wind tunnel experiments were conducted. The experimental data were
compared with the analysis results. For comparison, a model similar to the Mercedes Sprinter
316 (long wheelbase) was used as a reference. The newly designed model achieved a 13.94%
reduction in the drag coefficient compared to the reference model. This reduction was
calculated to contribute to a 7% fuel saving. For a vehicle used for an average of 45,000 km
annually, the annual fuel savings were calculated to be 283.5 liters. From an environmental
perspective, it was estimated that the annual carbon emissions would be reduced by 737 kg
CO2e/kg.
Keywords: drag coefficient, aerodynamics, biomimetic, wind tunnel, Napoleon
wrasse, Green humphead parrotfish, Flowerhorn fish.