I detta arbete anv¨andes en version av Ansys Fluent som begr¨ansade det maximala antalet av celler till 512 000. Detta resulterar att meshen som skapas kan inte bli hur fin som helst. F¨or SST-modellen som anv¨ands i detta arbete kr¨avs det en fin mesh i n¨arheten av bilens yta. Bilens yta kr¨aver ett v¨arde p˚a y+ < 5 [5].
Figur 24: y+ p˚a ytan av modell 6.
I figur 24 kan det ses att y+v¨ardet p˚a bilens yta l˚angt ¨overskrider det rekommenderade y+ v¨ardet p˚a 5. F¨or att f˚a fram bra resultat kan det vara bra i framtiden att anv¨anda en annan version av Ansys Fluent som till˚ater ett obegr¨ansat antal celler och p˚a s˚a
5.3 Karossdesign
Modell 1
Den f¨orsta versionen modellerades efter de givna CAD filerna f¨or att dimensionera bilen efter de exakta m˚att givna av figur 13a. Modellen gjordes ¨aven bredare s˚a att hela d¨acken skulle t¨ackas av karossen f¨or att minska trycket p˚a d¨acken. Figur 25a visar hur karossen modellerades efter d¨acken fr˚an de givna CAD filerna. Denna ¨andring gjorde s˚a att frontarean ¨okade. Det blev d˚a l¨attare att g¨ora fronten rund i senare modeller. Bredden p˚a bilen ¨ar densamma f¨or alla modeller.
P˚a denna version testades ¨aven hur en di↵usor skulle p˚averka motst˚andet p˚a bilen. En simulering med och utan di↵usor gjordes p˚a samma kaross. I figur 25a visas di↵usorn. Dimensionerna kan ses i tabell 2. Resultaten visar att CD och vaket minskade f¨or karossen med di↵usor. Endast modellen med di↵usor visas i rapporten.
(a) RCV-D modified V9 fr˚an tidigare stu-die.
(b) Di↵usor test p˚a modell 1
Figur 25: Modifieringar f¨or RCV-D
Modell 2
F¨or resultatet fr˚an modell 1 kan det ses att trycket ¨ar st¨orre framtill och ¨aven vid ¨overg˚angen fr˚an huven till vindruta. Modell 2 har en l¨agra huv och nosen rundades av f¨or att minska trycket p˚a bilens nos. Vinkeln p˚a huven och vindruta gjordes st¨orre f¨or att f˚a en st¨orre ¨overg˚angsvinkel f¨or att minska trycket p˚a vindrutan och f¨or att f¨orhindra att fl¨odet sl¨apper.
Fl¨odet sl¨apper p˚a sidan av bilen och det valdes d˚a att runda av bilen mer med en mindre avsmalningsvinkel p˚a baksidan av bilen. ¨Aven huvens kanter rundades av. F¨or att minska vaket ¨annu mera valdes det att ha en st¨orre vinkel p˚a bakrutan. Med dessa justeringar minskade v¨ardet p˚a C .
Modell 3
Fr˚an resultaten av modell 2 kan det ses att trycket har minskat vid nosen och ¨overg˚angen fr˚an huven till vindrutan j¨amf¨ort med modell 1. Dock var det fortfaran-de ganska h¨ogt tryck vid fortfaran-dessa regioner s˚a det valdes att runda av och s¨anka nosen ¨annu mera. Det kan ¨aven ses att fl¨odes fortfarande sl¨apper vid sidan av kroppen men l¨angre bak ¨an vad det gjordes f¨or modell 1. Det valdes d˚a att minska vinkeln f¨or sidof¨onstrena.
Med dessa ¨andringar uppn˚addes ett h¨ogre v¨arde p˚a CD ¨an f¨or modell 2 vilket beror p˚a att trycket vid ¨overg˚angsvinkeln ¨ar st¨orre ¨an f¨or modell 2. ¨Aven vaket ¨ar st¨orre vilket beror p˚a att den andra vinkeln p˚a bakrutan ¨ar st¨orre ¨an f¨or modell 2. Detta resulterar i att avl¨osning uppst˚ar tidigare.
Modell 4
Huven s¨anktes ¨annu mer och nosradien minskades. ¨Overg˚ansvinkeln mellan huv och vindruta ¨okades genom att ¨oka vinkeln p˚a huven. Tv˚a versioner f¨or modell 4 gjordes, en med spoiler och en utan spoiler. Versionen med spoiler fick ett l¨agre v¨arde p˚a CD vilket resulterade i en f¨orb¨attring p˚a cirka 6,5 %.
F¨or att minska vaket ¨annu mera p˚a bilen, smalnades bakdelen av med en vinkel. P˚a denna modell testades ¨aven en base bleed f¨or att se hur vaket kunde minskas ¨annu mera.
Modell 5
¨
Overg˚angsvinkel mellan huv och vindruta ¨okades. Huven s¨anktes mer och nosradien minskades. Tv˚a versioner av modell 5 gjordes, en med base bleed och en utan. Resulta-ten skilde sig n˚agorlunda men inte mycket. Med base bleed:en f¨orb¨attrades resultatet av CD med cirka 0,5 %. Detta kan anses som ett l˚ag v¨arde men p˚agrund av att vi endast g¨or en simulering av bilen kan det vara sv˚art att f˚a till ett korrekt v¨arde p˚a CD. Detta beror p˚a kvalit´en p˚a meshen.
Resultaten fr˚an simuleringarna med LIDAR-sensorerna och plattorna framf¨or d¨acken visar att v¨ardet p˚a CD minskar n˚agot. F¨or denna modell blev v¨ardet p˚a CD l¨agre med in˚atriktade plattor.
Modell 6
¨
Aven f¨or denna modell testades med LIDAR-sensorerna och plattorna framf¨or d¨acken. Som f¨or modell 5 gav dessa ett n˚agot l¨agre v¨arde p˚a CD. F¨or modell 6 gavs ett l¨agre v¨arde p˚a CD d˚a plattorna framf¨or d¨acken var ut˚atriktade.
6 Slutsatser
Resultatet fr˚an denna studie j¨amf¨ordes med resultatet fr˚an en tidigare studie d¨ar ett v¨arde p˚a motst˚andskoefficienten CD = 0, 41 uppn˚addes. F¨or modell 6, det vill s¨aga den slutgiltiga modellen f¨or denna studie, uppgick motst˚andkoefficienten till CD = 0, 343 vilket ¨ar en f¨orb¨attring p˚a cirka 16,3 %. Eftersom y+-v¨ardet inte var inom den rekommenderade gr¨ansen s˚a p˚averkades meshens kvalit´e och d¨armed ocks˚a l¨osningens noggrannhet. Det betyder att resultatet fr˚an denna studie inte ˚aterspeglar det verkliga v¨ardet p˚a motst˚andskoefficienten. Resultatet fr˚an denna studie ¨ar heller inte en helt korrekt simulering av verkligheten, d˚a ingen h¨ansys tas till d¨ackens rotation och bilen inte st˚ar helt p˚a marken.
7 Rekommendationer
• En ¨annu finare mesh vid ytan p˚abilen beh¨ovs f¨or att s¨akerst¨alla att s˚abra v¨arden som m¨ojligt erh˚alls f¨or CD. Detta kr¨aver en version av Ansys Fluent som inte har n˚agra begr¨ansningar p˚a maxantalet celler.
• Fl¨odessimuleringar beh¨over utf¨oras med h¨ansys till att bilens d¨ack roterar. • Utf¨ora fl¨odessimuleringar d¨ar bilen helt st˚ar p˚a marken.
Referenser
[1] Britannica. Nicolas-Joseph Cugnot.,
Tillg¨anglig p˚a: https://www.britannica.com/biography/Nicolas-Joseph-Cugnot [Bes¨okt: Maj 7, 2021]
[2] Curious Expeditions. (2007, Juli 2). A brief note on Ferdinand Verbiest. Tillg¨anglig p˚a:
https://web.archive.org/web/20080403101111/http://curiousexpeditions.org/?p=52 [Bes¨okt: Juni 3, 2021].
[3] Integrated Transport Research Lab (ITRL). KTH Research Concept Vehicle. https://www.itrl.kth.se/.
Tillg¨anglig p˚a: https://www.itrl.kth.se/about-us/labs/rcv-1.476469 [Bes¨okt: Maj 7, 2021]
[4] Nakayama, Y. Introduction to Fluid Mechanics, Oxford: Butterworth-Heinemann, 2018.
[5] B. Andersson, R. Andersson, L. H˚akansson, M. Mortensen, R. Sudiyo och B. Van Wachem, Computational fluid dynamics for engineers, Cambridge: Cambridge University Press.
[6] T. Schuetz, Aerodynamics of road vehicles, Warrendale: SAE International, 2016. [7] M. Berntman (2015), Fotg¨angares olyckor och skador i trafikmilj¨o med fokus p˚a
fallolyckor. Lunds tekniska h¨ogskola, Institutionen f¨or Teknik och samh¨alle. Tillg¨anglig p˚a: https://lup.lub.lu.se/search/ws/files/3934697/8194817.pdf [Bes¨okt: Maj 18, 2021]
[8] W.-H. Hucho, Aerodynamics of road vehicles : from fluid mechanics to vehicle engineering.
Butterworth-Heinemann, 2013.
[9] G. Sivaraj M. Gokul raj, ’Optimum Way to Increase the Fuel Efficienvy of the Car Using Base Bleed’ Inetrnational Journal of Modern Engineering Research (IJMER), Vol. 2, Issue 3, pp. 1189-1194, 2012.
[10] G. Sivaraj, K. M. Parammasivam, G. Suganya, ’Reduction of Aerodynamic Drag Force for Reducing Fuel Consumption in Road Vehicle using Basebleed’ Journal of Applied Fluid Mechanics, Vol. 11, No. 6, pp. 1489-1495, 2018.
Bilagor
Modell 1
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
(c) Luftens hastighet i symmetriplanet. Figur 26: Resultat av modell 1.
Tabell 2: Storheter f¨or modell 1.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 2763,8 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 310 mm Hood inclination ↵ 3, 12 Nozzle angle -
-Bumper side radii R1
-Bumper Sweep -
-Bumper side inclination -
-Transition angle " 147, 24 Windscreen inclination 54, 12 Rear window inclination ' 6, 25
Rear window length ls 864,52 mm
Di↵usor angle , D 10
Di↵usor length xd 500 mm
Inclination of the side windows
-Tailtaper 10 (Upper body)
Base bleed intake diameter d1 -Base bleed outtake diameter d2
-Spoiler length x
-Modell 2
Tabell 3: Storheter f¨or modell 2.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 2932,7 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 330 mm Hood inclination ↵ 15, 74 Nozzle angle - 23, 25
Bumper side radii R1 270 mm
Bumper Sweep - 2, 65
Bumper side inclination - 28, 55 Transition angle " 169, 36 Windscreen inclination 63, 62 Rear window inclination ' 8, 5
Rear window length ls 700 mm
Di↵usor angle , D
-Di↵usor length xd
-Inclination of the side windows 20, 39
Tailtaper
-Base bleed intake diameter d1 -Base bleed outtake diameter d2
-Spoiler length x
-Modell 3
Tabell 4: Storheter f¨or modell 3.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 2911,32 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 320 mm Hood inclination ↵ 16, 92 Nozzle angle - 36, 22
Bumper side radii R1 300 mm
Bumper Sweep - 2, 05
Bumper side inclination - 21, 91 Transition angle " 170, 56 Windscreen inclination 63, 64 Rear window inclination ' 8, 5
Rear window length ls 600 mm
Di↵usor angle , D
-Di↵usor length xd
-Inclination of the side windows 12, 32
Tailtaper 26, 23
Base bleed intake diameter d1 -Base bleed outtake diameter d2
-Spoiler length x
-Modell 4
Med spoiler
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
Utan spoiler
CD = 0.408, CL= 0.054, Area = 1.11m2
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
(c) Luftens hastighet i symmetriplanet. Figur 30: Resultat av modell 4 utan spoiler.
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
(c) Luftens hastighet i symmetriplanet. Figur 31: Resultat av modell 4 utan spoiler.
Tabell 5: Storheter f¨or modell 4.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 2863,88 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 310 mm Hood inclination ↵ 17, 55 Nozzle angle - 39, 18
Bumper side radii R1 200 mm
Bumper Sweep - 2, 15
Bumper side inclination - 34, 69 Transition angle " 171, 19 Windscreen inclination 63, 64 Rear window inclination ' 8, 5
Rear window length ls 500 mm
Di↵usor angle , D
-Di↵usor length xd
-Inclination of the side windows 12, 09
Tailtaper 8, 88
Base bleed intake diameter d1 -Base bleed outtake diameter d2
-Spoiler length x 130 mm
Modell 5
Utan LIDAR och utan plattor
Med LIDAR och in˚atriktade plattor
CD = 0.356, CL= 0.019, Area = 1.2m2
Figur 33: RCV-D Karossdesign 5 med LIDAR sensorer och in˚atriktide plattor framf¨or framd¨acken.
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
Med LIDAR och ut˚atriktade plattor
CD = 0.362, CL= 0.035, Area = 1.2m2
Figur 35: RCV-D Karossdesign 5 med LIDAR sensorer och ut˚atriktade plattor framf¨or framd¨acken.
Tabell 6: Storheter f¨or modell 5.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 2878,16 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 300 mm Hood inclination ↵ 17, 89 Nozzle angle - 37, 11
Bumper side radii R1 200 mm
Bumper Sweep - 2, 06
Bumper side inclination - 25, 88 Transition angle " 171, 53 Windscreen inclination 63, 64 Rear window inclination ' 8, 5
Rear window length ls 500 mm
Di↵usor angle , D
-Di↵usor length xd
-Inclination of the side windows 11, 6
Tailtaper 7, 96
Base bleed intake diameter d1 35,3 mm Base bleed outtake diameter d2 35,3 mm
Spoiler length x 130 mm
Modell 6
Utan LIDAR och utan plattor
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
Med LIDAR och in˚atriktade plattor
CD = 0.347, CL= 0.060, Area = 1.2m2
Figur 38: RCV-D Karossdesign 6 med LIDAR sensorer och in˚atriktade plattor framf¨or framd¨acken.
Med LIDAR och ut˚atriktade plattor
CD = 0.346, CL= 0.045, Area = 1.2m2
Figur 40: RCV-D Karossdesign 6 med LIDAR sensorer och ut˚atriktade plattor framf¨or framd¨acken.
(a) Cf p˚a bilens yta. (b) Cp p˚a symmetriplanet.
(c) Cp p˚a bilens yta. (d) Luftens fart i symmetriplanet. Figur 41: Resultat av modell 6 med LIDAR och ut˚atriktade plattor.
Tabell 7: Storheter f¨or modell 6.
Parametrar Beteckning Storheter
Ground clearance - 120 mm Length l 3303,14 mm Width b 1674,4 mm Hood radii R2 230 mm Hood inclination ↵ 18, 07 Nozzle angle - 56, 87
Bumper side radii R1 200 mm
Bumper Sweep - 3, 43
Bumper side inclination - 9, 01 Transition angle " 171, 71 Windscreen inclination 63, 64 Rear window inclination ' 8, 5
Rear window length ls 700 mm
Di↵usor angle , D 15
Di↵usor length xd 400 mm
Inclination of the side windows 18, 29
Tailtaper 22, 04
Base bleed intake diameter d1 42 mm Base bleed outtake diameter d2 42 mm