Hình dạng bộ khuếch tán được lựa chọn dựa trên quan điểm khả thi của một phương tiện sản xuất như xe du lịch. Các chức năng động lực học chất lỏng và lý thuyết về bộ khuếch tán gầm Ơ tơ hoạt động như một thiết bị giảm lực cản. Tính chất dịng chảy của phần dưới thân xe đã được phân tích để hiểu nguyên lý của bộ khuếch tán trong ứng dụng để nâng và kéo lực trên một chiếc xe. Kết quả cho thấy khả năng làm giảm khí động học lực cản của Ơ tơ sedan khoảng 10% và Ơ tơ toa xe 2–3%. Mức tăng có thể lớn hơn nhiều đối với chiếc sedan xe và điều tối ưu xảy ra ở góc khuếch tán cao hơn. Điều này rất có thể là do chiếc xe sedan trong hình dạng ban đầu tạo ra nhiều lực nâng hơn toa xe, toa xe thường tạo ra rất ít lực nâng hoặc thậm chí lực xuống. Lực nâng cũng giảm khi sử dụng phần dưới thân xe bao gồm bộ khuếch tán. Trọng lực tăng lên hoặc lực nâng lên giảm, tuyến tính với góc khuếch tán tăng và xu hướng giống nhau cho cả đuôi xe sedan và wagon lưu lượng phân tích về việc đánh thức cho thấy tầm quan trọng của cách thức là cân bằng. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một hậu phương dịch thuật tích cực thiết bị khuếch tán để giảm lực cản khí động học cho xe du lịch. Một trong những tính năng của thiết bị là thường ẩn dưới cản sau nhưng trượt ra ngoài chỉ lùi trong điều kiện lái xe tốc độ cao. Kang et al đã thiết kế một thiết bị bán khuếch tán hình vịng cung có thể di chuyển được, trịn về hình thức, để duy trì hậu phương của Ơ tơ được sắp xếp hợp lý cấu hình gầm xe. Thiết bị được lắp ở phía sau phần cản của Ô tơ khách.
Bảy loại bộ khuếch tán phía sau thiết bị có vị trí và chiều dài và chiều rộng nhơ ra là khác nhau (với hình dạng cơ bản là giống hệt nhau) đã được cài đặt và các phân tích Động lực học Chất lỏng Tính tốn (CFD) là thực hiện dưới mặt đất di chuyển và bánh xe quay điều kiện. Mục đích chính của nghiên cứu này là giải thích cơ chế giảm lực cản khí động học của xe du lịch bay ở tốc độ cao thơng qua bộ khuếch tán phía sau dịch chuyển tích cực thiết bị. Áp suất cơ bản của xe khách đã được tăng lên bằng cách triển khai thiết bị khuếch tán phía sau, sau đó ngăn chặn khơng khí áp suất thấp đi qua gầm xe từ trực tiếp cao vút lên bề mặt phía sau của thùng xe. Đồng thời, thiết bị tạo ra một quá trình khuếch tán làm giảm vận tốc nhưng làm tăng áp suất của dòng chảy bên dưới, mang lại hiệu quả giảm lực cản khí động học. cuối cùng lực cản khí động học của Ơ tơ đã giảm trung bình hơn 4%, giúp cải thiện nhiên liệu tốc độ không đổi hiệu quả khoảng 2% ở một loạt các tốc độ lái xe vượt quá 70 km / h.
2.2.1.7 Các thiết bị bổ trợ khác
Hai loại phương tiện mặt đất đã được xem xét, một mơ hình xe bt đơn giản hóa và một mơ hình xe thể thao đa dụng (SUV) đơn giản hóa. Các cánh dẫn hướng được sử dụng để hướng khơng khí vào vùng đánh thức áp suất thấp nhằm tăng cường khả năng phục hồi áp suất, do đó sẽ làm giảm lực cản của hình thức và do đó lực cản khí động học tổng thể. Mô phỏng CFD được sử dụng để đánh giá hiệu quả của thiết bị giảm lực cản. Các mô phỏng trạng thái ổn định dựa trên các phương trình RANS, với sự đóng dịng chảy rối được cung cấp thơng qua các mơ hình độ nhớt xốy hai phương trình. Tiết diện cánh dẫn hướng, chiều dài dây dẫn và góc tấn được thay đổi để có được cấu hình tối ưu nhằm cải thiện hiệu suất khí động học. Kết quả mô phỏng chỉ ra rằng hệ số cản khí động học tổng thể giảm tới 18% đối với các mẫu xe buýt và SUV có cánh gạt dẫn hướng bên. So sánh với dữ liệu có sẵn trong tài liệu đã được thực hiện để xác nhận. Các thí nghiệm bao gồm đo lực cản, đo áp suất cơ bản và đo vận tốc bằng PIV. Các kết quả của phép đo lực cản và áp suất cơ bản cho thấy đã đạt được mức giảm đáng kể của tổng lực cản khí động học (cao tới 48%). Kết quả cũng chỉ ra rằng các mơ hình có khoang cơ sở có lực cản thấp hơn so với mơ hình khơng có nó. Sự phân bố áp suất cơ bản cho thấy tác động
mạnh của mặt đất, dẫn đến giảm áp suất về phía nửa dưới của mặt đất. Các thiết bị được phát hiện có tác động mạnh đến dịng chảy của gầm xe. Sự chệch hướng đi lên nhanh chóng của luồng gầm xe trong khoảng thời gian gần đã được quan sát thấy đối với chiếc xe bằng các thiết bị giảm lực cản. Các thiết bị cũng được tìm thấy để giảm cường độ hỗn loạn trong vùng gần thức. Khalighi và cộng sự. [53] đã nghiên cứu dịng chảy khơng ổn định xung quanh một mơ hình phương tiện giao thơng đường bộ đơn giản có và khơng có thiết bị giảm lực cản. Các mô phỏng được thực hiện bằng cách sử dụng RANS không ổn định kết hợp với mơ hình nhiễu loạn v2-f. Các thí nghiệm tương ứng được thực hiện trong một đường hầm gió nhỏ bao gồm các phép đo trường áp suất và vận tốc. Các thiết bị là các bộ phận hình học bổ sung là một hộp có khoang và đi thuyền khơng có khoang. Các thiết bị này được gắn vào mặt sau của mơ hình mặt sau hình vng nhằm mục đích cải thiện khả năng thu hồi áp suất và giảm sự khơng ổn định của dịng chảy. Họ phát hiện ra rằng các vùng tuần hoàn ở đáy bị rút ngắn và suy yếu và áp suất cơ bản được tăng lên đáng kể bởi các thiết bị dẫn đến hệ số cản thấp hơn (giảm tới 30% lực cản). Thêm vào đó, việc giảm cường độ nhiễu động khi thức dậy cũng như sự lệch hướng đi lên nhanh chóng của dịng chảy bên dưới với các thiết bị tại chỗ đã được quan sát thấy. Cấu hình đường cơ sở (hình vng trở lại) thể hiện sự vỗ mạnh ba chiều của sự đánh thức. So sánh với các phép đo cho thấy rằng các mô phỏng phù hợp một cách hợp lý với các thí nghiệm về lực cản và cấu trúc dịng chảy.
Hình 2.35 Sơ đồ với các cánh dẫn hướng bên được lắp đặt cho (phía trên) hộp và (bên
Howell và cộng sự. [39] đã nghiên cứu các kỹ thuật khác nhau để giảm lực cản khí động học của các vật thể khác thông qua cơ chế phục hồi áp suất cơ bản. Chúng bao gồm, cho ví dụ, đi thuyền, khoang đế và chảy máu cơ sở. Trong này nghiên cứu một cơ thể Ahmed trong cấu hình vng là được sửa đổi để bao gồm một khoang cơ sở có độ sâu thay đổi, là thơng gió bằng các khe. Cuộc điều tra được tiến hành miễn phí dịng và gần mặt đất. Kết quả cho thấy, với một khoang trơn, lực cản tổng thể của cơ thể đã được giảm xuống cho một chiều rộng phạm vi độ sâu của khoang, nhưng lực cản tối thiểu khác điều kiện đã đạt được. Về việc thêm các khe thơng gió a giảm lực cản tương đương đã đạt được nhưng ở mức rất lớn độ sâu khoang giảm. Dữ liệu áp suất trong khoang được sử dụng để xác định thành phần kéo cơ sở và cho thấy rằng thành phần kéo thiết bị là đáng kể. Tất cả những kết quả xác nhận lợi thế của loại giải pháp này và chúng đề xuất rằng kiến thức chuyên môn này nên được sử dụng trong Ơ tơ lĩnh vực giảm tiêu thụ nhiên liệu và cải thiện năng động sự ổn định của các phương tiện giao thông đường bộ. Fourrié và cộng sự [54] đã nghiên cứu thực nghiệm một dòng chảy thụ động điều khiển trên một mơ hình Ơ tơ chung. Kiểm sốt bao gồm một bộ làm lệch hướng được đặt ở mép trên của cửa sổ phía sau mơ hình. Nghiên cứu được thực hiện trong một đường hầm gió ở Reynolds số dựa trên chiều cao của mơ hình là 3,1 × 105 và 7,7 × 105 . Dịng chảy được khảo sát thông qua PIV tiêu chuẩn và lập thể, Đầu dò áp suất Kiel và trực quan hóa dịng chảy bề mặt. Các Lực cản khí động học được đo bằng cách sử dụng cân bằng bên ngồi và được tính bằng phương pháp khảo sát dịng đi. Kéo các mức giảm lên đến 9% thu được tùy thuộc vào góc làm lệch hướng. Các bộ làm lệch hướng làm tăng vùng tách biệt trên cửa sổ phía sau. Kết quả cho thấy rằng khi vùng tách biệt này đủ rộng, nó sẽ làm gián đoạn sự phát triển của bộ quay ngược xoáy dọc xuất hiện ở các cạnh bên của đuôi xe cửa sổ. Họ đề xuất rằng kiểm soát luồng trên các hình dạng như vậy nên xem xét tất cả các cấu trúc dịng chảy góp phần vào dịng đi của mơ hình. Nhiều loại xe khác nhau đã được thiết kế như cùn ngắn các cơ quan. Hệ số kéo của các cơ quan này cao vì gradient áp suất bất lợi gây ra sự phân tách lớp ranh giới từ bề mặt của chúng, nhưng giảm kích thước của sự phân tách vùng cho phép giảm đáng kể lực cản của cơ thể. Nó có thể được thực hiện
thông qua sự dịch chuyển của sự phân tách lớp ranh giới của chúng xa hạ lưu. Sự dịch chuyển như vậy đã đạt được với một điều khiển dòng chảy thụ động. Rohatgi [55] đã chế tạo và thử nghiệm một mơ hình tỷ lệ (chiều dài 1710 mm) của General Motor SUV trong đường hầm gió trong điều kiện gió dự kiến và đường giải phóng mặt bằng cho hai thiết bị thụ động cụ thể là màn hình phía sau, nó là biển số phía sau xe và tấm chắn phía sau nơi cuối xe mở rộng khí động học (Hình 2.34 ). Người ta thấy rằng hậu phương màn hình có thể giảm lực cản lên đến 6,5% và hệ thống chắn sáng phía sau có thể giảm lực cản 26%. Tuy nhiên, việc thực hiện bất kỳ Các tùy chọn giảm lực cản bị giới hạn bởi tính thẩm mỹ và thực tế cân nhắc của phương tiện. Sharma và Bansal [56] đã đánh giá Hệ số cản của Ơ tơ chở khách đã được lắp đặt với tấm đi (Hình 2.35). Họ phát hiện ra rằng việc bổ sung các tấm đuôi dẫn đến giảm hệ số cản 3,87% và lực nâng hệ số 16,62% khi gió tạt đầu. Họ đã đưa ra một kết luận rằng lực kéo có thể được giảm bớt bằng cách sử dụng add on thiết bị trên xe dẫn đến tiết kiệm nhiên liệu và cải thiện độ ổn định của xe chở khách.
Hình 2.36 Mơ hình xe với góc nhìn bên của màn hình phía sau (phía trên) và bốn phần hệ
