This paper describes the flow field analysis of an automobile with crosswind effects of 15°, 30° 45° and 60° of yaw angles. The governing equations of the 3-D incompressible Navier-Stokes equations are solved by the iterative time marching scheme. The Chimera grid technique has been applied to efficiently simulate the flow around the side-view mirror. The computated surface pressure coefficients have been compared with experimental results and a good agreement has been achieved. The A- and C-pillar vortex and other flow phenomena around the ground vehicle are evidently shown. The variation of aerodynamic coefficients of drag, lift, side force and moments with respect to yaw angle is systematically studied.
This paper describes the analysis of flow field around an automobile. The governing equations of the 3-D unsteady incompressible Navier-Stokes equations are solved by the iterative time marching scheme. The Chimera grid technique has been applied to efficiently simulate the flow around the side-view mirror. To validate the capability of simulating the flow around a ground vehicle, the flows around the Ahmed body with 12.5$^{\circ}$ and 30$^{\circ}$ of slant angles are simulated and good agreements with experiment and other numerical results are achieved. To validate Chimera grid technique, the flow field around a cylinder was also calculated. The computed results are also well agreed with other numerical results and experiment. After code validations, the flow phenomena around the ground vehicle are evidently shown. The flow around the side-view mirror is also well simulated using the Chimera grid technique.
공기 저항으로 인하여 자동차가 연료를 많이 소모하는 경우가 있다. 본 연구에서는 승용차 차체 주위에서의 유동해석을 이용하여 공기 흐름에 대한 그 유동 저항을 분석한다. 그리고 실제 시장에서 팔리는 차로서 그 연구 모델들을 사용하였다. CFX인 유동해석을 이용하여 유동 입구평면에 들어가는 공기의 유속은 80km/h와 110km/h인 2가지 경우로서 본 연구방법으로서 자동차가 진행시 자동차 주위의 공기 유속과 차체 뒷면의 압력을 조사하였다. 연구모델의 형상은 Model 1 및 2인 두 가지로 하였다. 그리고 Case 1, 2, 3, 4인 4가지의 유동 흐름의 경우 중에서 Case 1의 경우가 차체 뒷면의 최대압력이 $1.017{\times}10^5Pa$로 가장 큰 압력을 나타내었다. 또한 Case 1의 경우에 차체주위에 흐르는 공기의 최대 속도가 43.81m/s로서 가장 큰 압력을 나타내었다. 승용차의 고속 주행 시(110km/h)가 정속 주행(80km/h)보다 큰 공기의 항력이 나타나는 것을 알 수 있고 차체의 단면적이 넓은 차가 단면적이 작은 차보다 항력이 더 크게 나타난 것을 알 수 있다. 본 해석 결과를 이용하여 공기 저항을 줄일 수 있는 자동차 차체의 형상 설계를 효율적으로 할 수 있다고 사료된다.
대도시의 자동차 배기가스에 의한 대기오염문제는 날로 심화되어 가고 있으며, 그 규제 역시 매 우 엄격해지고 있다. 배기가스의 문제는 연소실내에서의 고효율연소에 의해 개선될 수 있으며, 이 를 위해서는 혼합가스 생성장치에서의 잘 미립화된 혼합가스의 생성에 관한 미시적 연구가 필수 적이다. 본 연구에서는 범용 유체 유동해석, 프로그램을 이용하여 Butterfly밸브 주위에서의 공기 의 흐름현상을 예측하였으며, 밸브의 손실계수(Kv)를 실험치와 비교하여 보았다. 또한 압축성과 비압축성 유체 유동해석의 비교, Residual Mass(R. M)의 최적치 정의에 의한 CPU 시간의 최소 화, Numerical Grid Size의 해석결과에 미치는 영향 등에 관해 알아보았다.
내연기관의 혼합 가스 생성 장치로 흡입되는 공기의 유량을 조절하기 위해 Butterfly 밸브가 사용 된다. 이 밸브는 유량의 제어에는 매우 유용한 반면, 밸브 후면에서의 복잡한 공기의 유동현상[6] 으로 인하여 혼합가스의 생성에 장해적인 요소를 제공하기도 한다. 특히 밸브가 많이 닫힌 상태 에서는 밸브와 관로벽 사이의 간격이 좁아지는 Throttling 현상으로 인하여, 엔진에 고 부하시 흡 입되는 공기의 양이 증가하게 되어, 밸브 주위에서 공기 속도의 급증으로 인하여 유동장의 압축 성 현상을 기대할 수 있다. Throttle의 Choking 현상으로 인하여 공기의 입자는 운동에너지를 잃 게 되고, 궁극적 혼합가스의 생성에 영향을 미쳐 엔진성능의 저하를 초래하게 된다. 본 연구에서 는 실제 엔진(Central Fuel Injection Engine, 5 liters) [1]의 흡인 manifold를 modelling하여, 특히 밸브가 많이 닫힌 상태에서, 밸브 주위에서의 난류 유동의 압축성 현상을 정량적으로 분석해 보았다.
In this paper, numerical analysis is used to find the effects of inclination of rear end on flow characteristic around an automobile. The reference slant angle of rear end is 28.6$^{\circ}$, the slant angle of rear end is decreased to 24$^{\circ}$, 26.6$^{\circ}$ and also increased to 31.6$^{\circ}$, 36.4$^{\circ}$. The 3-D incompressible Navier-Stockes equations are solved by the iterative time marching scheme. The computed surface pressure coefficients were compared with experimental results and a good agreement has been achieved. The A- and C-pillar vortex and other flow phenomena around the ground vehicle are evidently shown. The variation of aerodynamic coefficients of drag, lift with respect to inclination angle of rear end are systematically studied. The flow characteristic on the automobile surface with respect to change of inclination of rear end have been also studied.
To investigate the aerodynamic characteristics of the on a road vehicle, experimenrs were performed at an Atmospheric Boundary Layer Wind Tunnel. The scaled model of an automobile with 1 : 3 scaling ratio was used. The Reynolds number based on the free stream velocity and model length was $7.93{\times}10^5$. The influence of crosswind to the stability of automobile was investigated by the pressure distribution measurements and flow visualization studies. with the variation of the angle of attack, the change in pressure coefficient depends highly on the flow separation regimes. The experimental and numerical results are compared and found to be in good agreements.
본 연구에서는 A, B, C 3가지 자동차 사이드미러 모델들에 있어서의 공기 저항으로 인한 유동을 분석을 함으로서 다양한 사이드미러들 주위에서의 흐름을 연구한다. 모델 A는 사각형 모양의 사이드미러이고, 모델 B는 삼각형 모양의 사이드미러, 모델 C은 타원형 모양의 사이드미러이다. 자동차의 사이드미러의 설계를 변경함으로서 운전 시 좀 더 사이드미러의 공기저항을 줄여서 약간의 자동차의 동력을 감소시킬 수 있다. 해석 결과로서, 사이드미러에 대한 공기저항의 압력이 클수록 공기 유동속도가 큰 것을 볼 수 있었다. 그러므로 공기저항의 압력이 작을수록 유동속도가 작고 공기가 더 잘 유통된다고 판단된다. 그러므로 Model B가 가장 좋은 Model이라는 것을 확인할 수 있다. 본 연구결과를 토대로 얻은 자동차 사이드 미러의 설계데이터를 활용함으로서 실생활에서의 자동차 운전시에 그 미적 감각을 나타낼 수 있다.
본 연구에서는 자동차 차체의 형상에 따른 차체 주위의 유동해석을 이용하여 공기 저항을 연구하였다. 입구평면에서 들어가는 공기 유동 속도가 70km/h과 100km/h인 2가지 경우이다. 승용차의 고속 주행 시(100km/h) 정속 주행(70km/h)보다 큰 항력이 나타나는 것을 알 수 있고 차체의 전방 단면적이 넓은 차가 단면적이 좁은 차보다 항력이 더 크게 나타나는 것을 알 수 있다. 본 해석 결과를 이용하여 공기 저항을 줄일 수 있는 자동차 차체의 형상 설계를 효율적으로 할 수 있다고 사료된다.
인류의 좀더 빨리 이동하고자 하는 욕구를 충족시키기 위해 항공기, 자동차, 기차 등 다양한 형태의 운송수단이 개발되고 있다. 이러한 운송체의 주위를 흐르는 공기의 유동과 유사한 환경을 만들어 실험하고자 하는 목적에서 풍동이라는 실험장치가 개발되었다. 이 글에서는 풍동의 역사와 종류에 대하여 간략히 소개하고자 한다.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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