BDE01 - bijlage. Studierichting Autotechniek. Hogeschool Rotterdam Cluster engineering. Phoenics simulaties. Body Aerodynamics

Transcriptie

1 Hogeschool Rotterdam Cluster engineering Studierichting Autotechniek BDE01 - bijlage Team: Body Aerodynamics Studenten: Martijn van den Berg Rick van Buuren Naomi Willemsen Bart Slooten Simon van der Veldt Versie: 1.00 Datum: 22 juni 2007 Studierichting Autotechniek BDE01 1/20

2 Inhoudsopgave 1 Inleiding Onderzoek OSGV Het proces De resultaten Conclusies Referenties...20 Studierichting Autotechniek BDE01 2/20

3 1 Inleiding In dit document is het proces te volgen bij het onderzoek naar de optimalisatie van de OSGV ontworpen door de heer Hogt, docent aan de Hogeschool Rotterdam. Het zal beginnen met een model dat de hoofdlijnen van het voertuig weergeeft. Deze is aan de hand van het simulatieprogramma Phoenics beoordeeld en aangepast. Het uiteindelijke resultaat is een voertuig dat aerodynamisch optimaler is dan het beginontwerp. Het doel van dit document is voornamelijk het effect van bepaalde aanpassingen aantonen en hoe deze voor- en nadelen kunnen hebben. De lezer zal deze kennis als informatie kunnen gebruiken wanneer deze zelf ontwerpt of wanneer deze andere voertuigen op het oog moet beoordelen. Het zal niet gebruikt worden als ontwerp voor de OSGV. De werkelijke ontwerpen zullen worden aangeleverd door de ontwerpteams binnen het project. Studierichting Autotechniek BDE01 3/20

4 2 Onderzoek OSGV 2.1 Het proces Uit de eerste testen met behulp van Phoenics bleek er een erg groot zog achter de auto te zitten. Het zog moet ergens vandaan komen en dit betekent energieverlies. Hoe groter het zog hoe meer energie er verbruikt wordt en dus meer weerstand. Conclusie: het zog moest kleiner Bovenaan staat een bovenaanzicht van de luchtstroom rond het voortuig op ongeveer een halve meter van het wegdek. Met als bovenste afbeelding de snelheid en onderaan de druk weergegeven op de verschillende plaatsen. Er is hier goed te zien dat het zog aan de achterkant de luchtstroom vanaf de zijkant van het voertuig naar buiten duwt, en zo dus ook zorgt voor meer weerstand. Studierichting Autotechniek BDE01 4/20

5 In het zijaanzicht is te zien dat de lucht aan de achterkant van het voertuig boven op het dak het voertuig loslaat en zo er voor zorgt dat de lucht in het zog naar beneden wordt gestuwd. Deze lucht remt vervolgens de luchtstroom aan de onderkant af. Dit is vooral goed te zien bij de onderste afbeelding. Om onderstaand verschijnsel te verbeteren, is er besloten om een dak spoiler toe te voegen aan de achterkant van het voertuig en zo de loslating te beïnvloeden. Tevens is er een diffuser aan de onderkant van het voertuig toegevoegd. Studierichting Autotechniek BDE01 5/20

6 De spoiler had wel het gewenste effect en zorgde ervoor dat de lucht later losliet echter de lucht van uit het zog stroomde terug de diffuser in. Dit zorgde dus voor het tegenovergestelde effect van wat de bedoeling was Voor Na Diffuser Studierichting Autotechniek BDE01 6/20

7 Het verschil in snelheid tussen de lucht in het zog en daarbuiten zorgt voor wervelingen in het zog, wat goed te zien is in het onderstaande afbeelding; hier nog zonder spoiler. Met een spoiler is de werveling een beetje verminderd, maar is deze ook verplaatst. Studierichting Autotechniek BDE01 7/20

8 Studierichting Autotechniek BDE01 8/20

9 Dit is met name te zien in de onderstaande figuren: Hier is duidelijk te zien dat de werveling ontstaat onder de ronding in de achterkant. En dat door toevoeging van de spoiler ook onder de spoiler een werveling ontstaat. Doorsnede is op ongeveer een halve meter afstand van de achterkant. Studierichting Autotechniek BDE01 9/20

10 De spoiler heeft dus een positief effect op de loslating en een beetje op het zog, maar zorgt ook voor wervelingen achter de auto. Om het zog klein te houden en ook de wervelingen te verbeteren, is er gekozen om het dak iets te verlagen en naar achteren meer af te laten lopen. Tevens is de stand van de voorruit scherper en is de bobbel aan de achterkant verkleind. Ook is er een weer een diffuser toegevoegd. Nu echter met een verbeterde vorm. Studierichting Autotechniek BDE01 10/20

11 Oorspronkelijke vorm Geoptimaliseerde vorm Studierichting Autotechniek BDE01 11/20

12 Het zog is nu aanmerkelijk kleiner en duikt ook niet meer onder de auto; er zal dus minder weerstand zijn dan bij de oorspronkelijk versie Studierichting Autotechniek BDE01 12/20

13 Doorstroming aan de voorkant. Aangezien de voorkant al vrij rond van vorm is, gaat de luchtstroom vrij makkelijk om de neus heen. Om de weerstand aan de neus te verlagen zijn er doorstroomopeningen van de bumper naar de wielkasten. Dit heeft niet alleen een drukverlagend effect, maar ook een koelend effect voor de remmen. Om de lucht in de wielkasten wel door te laten stromen zijn er tevens openingen in de flank van de auto. Ook te zien op de vorige pagina Eigenlijk is het een soort bypass langs de wielen om zo de lucht beter te laten doorstromen. Studierichting Autotechniek BDE01 13/20

14 Om de druk nog verder te verlagen is er ook een opening gemaakt in het midden van de bumper, vergelijkbaar met de diffuser aan de achterkant. Studierichting Autotechniek BDE01 14/20

15 Er is hier goed te zien dat er wel wervelingen zijn, maar dat het grootste gedeelte van lucht er langs of overheen stroomt. Het lijkt of er meer wervelingen zijn dan bij de vorige afbeeldingen, maar er zijn meer lijnen gebruikt om deze afbeelding te visualiseren. In werkelijkheid zijn het er dus minder. Studierichting Autotechniek BDE01 15/20

16 De aanpassingen zoals de doorstroomopeningen in de bumper, de spoiler en de diffuser geven duidelijk hun effect op beide afbeeldingen. Studierichting Autotechniek BDE01 16/20

17 2.2 De resultaten Uiteindelijk zorgen alle maatregelen bij elkaar opgeteld voor een kleiner zog en een betere omstroming en zodoende minder weerstand. Hieronder staan nog een keer de verschillende maatregelen. De volgende maatregelen omvatten de eerste fase waarin de hoofdvorm nog niet is geoptimaliseerd: Spoiler om zog te verkleinen o Verkleinen zog o Loslating luchtstroom beïnvloeden o Downforce creëren Doorstoomopeningen in de bumper naar de wielkasten o Verlagen druk aan de voorkant o Koeling voor de remmen eventuele in-wheel motoren Verbrede wielkasten o Voorkomen zijdeling instroom van lucht in wielkast o Wiel beter afdekken o Doorstroom openingen in de flank van uit de wielkasten o Ophoping van lucht in wielkast voorkomen o Verbetering doorstroom Studierichting Autotechniek BDE01 17/20

18 In de tweede fase hebben we ook gekeken naar de hoofdvorm om deze te optimaliseren zonder al te veel aan het ontwerp te veranderen. Dit is te zien op pagina 10. Daarbij zijn er nog een aantal andere punten geoptimaliseerd: Doorstroom openingen in de flank van uit de wielkasten o Vergroot om doorstroming nog meer te vergroten o Geleidelijkere overloop in zijkant van auto o Past beter bij de lijnen van het voertuig Doorstoomopening in het midden van de bumper naar bodem o Verlagen druk o Verbeteren doorstroom Diffuser aan de achterkant o Loslating luchtstroom beïnvloeden o Downforce creëren o Verkleinen zog Studierichting Autotechniek BDE01 18/20

19 3 Conclusies Alle maatregelen dragen een beetje bij aan betere aerodynamische eigenschappen. Maar het grote punt welke het meeste effect had op het zog was toch wel de verlaging van het dak in combinatie met de spoiler en de diffuser. Verlaging van het dak heeft natuurlijk wel nog nadelig effect op de binnen ruimte van het voertuig dus er moet een weloverwogen besluit over dit punt gedaan worden. Aangezien we geen race wagen hebben zal koeling van de remmen namelijk niet erg meespelen. Maar als er in-wheel motoren gebruikt gaan worden zal de koeling wel nog gaan meespelen. Studierichting Autotechniek BDE01 19/20

20 4 Referenties Studierichting Autotechniek BDE01 20/20