Elektrikli mini bir otomobilin aerodinamik performansının sayısal olarak incelenmesi
Numerical investigation of the aerodynamic performance of a electrified mini car
Yazar: NURCAN ZENGİN
Danışman: PROF. DR. ŞEHMUS ALTUN
Batman Üniversitesi / Lisansüstü Eğitim Enstitüsü / Makine Mühendisliği Ana Bilim Dalı / Otomotiv Mühendisliği Bilim Dalı
Derece: Yüksek Lisans, 2023
Konu: Makine Mühendisliği = Mechanical Engineering ; Otomotiv Mühendisliği = Automotive Engineering

Özet:
Günümüzde petrol türevi yakıtların çoğunlukla kullanıldığı motorlu taşıtların
neden olduğu çevre ve hava kirliliğinin azaltılması kapsamında elektrikli taşıtlara olan
ilgi artmıştır. Bununla beraber, içten yanmalı motor kullanılan taşıtlarda olduğu gibi
elektrikli taşıtlarda da aerodinamik performans tasarım ve güvenlik açısından olduğu gibi
taşıt menzilini de etkileyen önemli bir faktör olmaktadır. Dolayısıyla bu araçlarda da
aerodinamik performansın incelenmesi ve optimizasyonu taşıt menzilinin artırılması
açısından büyük önem taşımaktadır. Bu çalışmada, kullanımda olan bir elektrikli taşıtın
aerodinamik performansı sayısal olarak incelenmiş ve performansın artırılması için yan
aynalar ile tekerleklerin optimizasyonu araştırılmıştır. Rüzgâr tünellerinde yapılan
deneysel ölçümler yerine, hesaplamalı akışkanlar dinamiği ile bilgisayar programları
kullanarak aerodinamik performansın incelenmesi, zaman ve maliyet açısından avantaj
sağlar. Çalışmada taşıtın orijinal boyutları referans alınarak basitleştirilmiş bir taşıt
geometrisi 1:1 ölçekte tek boyutta SolidWorks programında oluşturulmuştur. Model
ANSYS Fluent yazılımı standart duvar fonksiyonu ve k-epsilon (2 eqn) türbülans modeli
şartlarında analiz edilerek sürükleme (CD) ve kaldırma katsayılarındaki (CL) değişim
gözlemlenmiştir. Ayrıca, taşıt yüzeyi ve çevresindeki hız ve basınç dağılımları, akım
çizgileri ile vektörler incelenmiştir. Yapılan analizlerde, orijinal modele göre CD
değerindeki düşüşler, tekerleklerin optimize edilmesi ile %5.2'lik bir azalma ve yan
aynaların optimize edilmesi ile %8.9'luk bir azalma sağladığı tespit edilmiştir. Bu
iyileştirmeler, yakıt tasarrufu ve sürdürülebilirlik hedeflerine ulaşmak için etkili
yöntemlerdir. Sonuç olarak, her iki yaklaşımın da aerodinamik performansı iyileştirmede
potansiyele sahip olduğunu göstermektedir.

Abstract:
Today, interest in electric vehicles has increased within the scope of reducing
environmental and air pollution caused by motor vehicles, in which petroleum-derived
fuels are mostly used. However, as in vehicles using internal combustion engines,
aerodynamic performance in electric vehicles is an important factor affecting the vehicle
range as well as design and safety. Therefore, examining and optimizing the aerodynamic
performance of these vehicles is of great importance in terms of increasing the vehicle
range. In this study, the aerodynamic performance of an electric vehicle in use was
examined numerically and the optimization of side mirrors and wheels was investigated
to increase performance. Instead of experimental measurements made in wind tunnels,
examining aerodynamic performance using computational fluid dynamics and computer
programs provides advantages in terms of time and cost. In the study, a singledimensional simplified vehicle geometry was formed in the SolidWorks environment at
a 1:1 scale, taking the original dimensions of the vehicle as a reference. The model was
analyzed in ANSYS Fluent software under standard wall function and k-epsilon (2 eqn)
turbulence model conditions and the changes in drag (CD) and lift coefficients (CL) were
observed. Additionally, velocity and pressure distributions, streamlines and vectors on
the vehicle surface and its surroundings were examined. In the analysis, it was determined
that the reduction in CD value compared to the original model was achieved by optimizing
the wheels, a 5.2% reduction, and by optimizing the side mirrors, a 8.9% reduction. These
improvements are effective ways to achieve fuel economy and sustainability goals. The
result shows that both approaches have potential in improving aerodynamic performance.