Bir araç modelinin aerodinamik analizi ve sonlu elemanlar yöntemi ile simülasyonu

Abstract

Otomotiv endüstrisinin ana konulardan bir tanesi, sayısal yöntemlerlesürükleme katsayısını azaltmak için taşıt tasarımı aerodinamiğinin iyileştirilmesiolmuştur.Bu çalışmada, SOLIDWORKS 'te tasarlanan Ferrari F1 yarış aracı üzerindeANSYS CFX yazılımı (k-epsilon modeli) kullanılarak üç-boyutlu SAD (SayısalAkışkanlar Dinamiği) hava akış simülasyonu uygulandı. ?CFX-mesh? te ağ yapısısonlu elemanlar yöntemi kullanılarak oluşturuldu. ?CFX-pre? de sınır şartları olarakserbest akış hızı (130 km/h) ve hava akış özellikleri belirlendi. Hesaplama esnasındasürükleme ve kaldırma kuvvetleri gözlemlendi. Kuvvet değerlerinin yakınsamadavranışı ortalama bir seviyeye eriştiği zaman, ?CFX-solver? durduruldu. Kaldırmave sürükleme katsayıları gibi aerodinamik karakteristikler ?CFX-post? kullanılarakhesaplandı. Aracın yüzeyinde ve çevresindeki hız ve basınç dağılımları akışçizgileri, vektörler ve eş büyüklük eğrileri şeklinde grafik olarak gösterildi.Taşıt için çok daha sık ağ yapısı ve daha yüksek ?iterasyon? sayıları eldeetmek istenirse ve karmaşık eğrili yüzeylerin çözünürlüğüne bağlı olarak dahagerçekçi geometriler kullanılırsa, daha yüksek kapasiteli bilgisayara ihtiyaç vardır.Aksi takdirde simülasyondaki hesaplamalar uzun zaman alır.Sonuç olarak önerilir ki, analiz hesap sonuçları ile rüzgar tüneli deneyselverileri arasında kıyaslama yapılması, bu arabanın optimum tasarımı için faydalıolacaktır.ANAHTAR SÖZCÜKLER: aerodinamik / rüzgar tüneli / sayısal akışkanlardinamiği / sürükleme katsayısı

The improvement of the aerodynamics of car designs for reduction of dragcoefficients with numerical methods has become one of the main topics of theautomotive industry.In this study, three-dimensional CFD (Computational Fluids Dynamic)simulation of airflow using ANSYS CFX software (k-? model) was performed on aFerrari F1 racing car designed in SOLIDWORKS. Mesh generation was producedby using finite element method in CFX-mesh. Free stream velocity (130 km/h) andair properties were determined in CFX-pre as boundary conditions. Lift and dragforces monitored during calculation. When the convergent behavior of the forcevalues in an average manner was achieved, CFX-solver was stopped. Theaerodynamic characteristics such as lift and drag coefficients were calculated byusing CFX-post. Velocity and pressure distributions on the surface and around of thecar were presented as graphically with streamlines, vectors and contours.If more fine mesh generation for vehicle and higher iteration numbers aredesired to obtain and the realistic geometries due to the resolution of the complexcurved surfaces are used, there is needed higher computational requirements.Otherwise, the calculations in simulations take more time.Finally, it is suggested that when the some comparisons are made betweencomputational results and wind tunnel experimental values, it will be useful for theoptimum design of this car.KEY WORDS: aerodynamics / wind tunnel / computational fluids dynamic / dragcoefficient