Matlamat jangka panjang dalam industri automotif adalah untuk mengurangkan penggunaan bahan api dan pencemaran alam sekitar tanpa menjejaskan prestasi aerodinamik kereta. Dalam kajian ini, prestasi aerodinamik kereta prototaip Shell Eco-Marathon yang direka oleh pelajar akan dianalisis dengan menggunakan simulasi Pengiraan Dinamik Bendalir (CFD). Didapati bahawa pemilihan model turbulensi dan kualiti mesh adalah penting untuk meningkatkan keupayaan RANS untuk mensimulasikan aliran turbulen tiga dimensi yang tidak stabil di sekitar bentuk automotif. Pengoptimuman bentuk kereta Shell dilakukan untuk mengurangi seretan dengan mengubah profil bawah badan belakang dan kedudukan titik stagnasi. Kesan pengubahsuaian dari satu ke yang lain akan dikaji untuk menentukan perubahan aliran keseluruhan di sekitar kereta dan yang lebih penting kepada daya angkat dan seret. Telah dijumpai bahawa ketinggian titik stagnasi mempunyai pengaruh yang lebih tinggi terhadap prestasi aerodinamik kereta berbanding dengan variasi bahagian bawah belakang, dengan penurunan deretan optimum dengan 17% dan 10% masing-masing. Selain itu, CD akan dikurangkan sebanyak 25% dengan menggabungkan dua konfigurasi terbaik dan ini menandakan pengurangan seretan tertinggi yang dicapai dalam kajian ini. Selain itu, rekaan Kamm back tidak menyebabkan kesan penurunan deretan kepada kereta Shell. Di samping itu, kereta yang dipasang dengan casis, roda dan fairing untuk model dasar dan kereta Shell dengan diffuser belakang juga dianalisis untuk menentukan kontribusi komponen terhadap seretan keseluruhan. Akibatnya, prestasi aerodinamik keseluruhan kereta sangat bergantung pada interaksi aliran di sekitar komponen.
_______________________________________________________________________________________________________
The long-term goal in the automotive industry is to reduce the fuel consumption and environmental pollution without compromising the aerodynamic performance of vehicle. Herein, the aerodynamic performance of an in-house designed Shell Eco-Marathon prototype car is analyzed using Computational Fluid Dynamics simulations. It is found that the selection of turbulence model and mesh refinement are important to improve the capability of RANS to simulate three-dimensional unsteady turbulent flow around an automotive shape. Shape optimization of the Shell car is executed to reduce the drag by modifying the rear underbody profile and stagnation point position. The effect of one modification to another is studied to determine the changes to the overall flow around the car and more importantly to the lift and drag coefficients. It has been found that the stagnation point height has a higher influence on the aerodynamic performance of the Shell car compared to the variations of the rear underbody, with optimum drag reductions of 17% and 10% respectively. Moreover, combining the two best configurations to the car reduces CD by 25% and this marks the highest drag reduction achieved in this study. On the other hand, Kamm back design does not yield drag reduction effect to the Shell car. Besides that, the fully assembled car with chassis, wheel and fairing for the baseline model and Shell car with rear underbody cut are also analyzed to determine the contribution of the components to the overall drag. As a result, the overall performance of an assembled car depends greatly on the interaction of the flow around the components.
Aerodynamic optimization of shell eco marathon prototype car / Lee Ming Wei