Remerciez-le!

Remerciez @Admin pour avoir partagé cet document gratuitement, de la manière la plus simple, en partageant sur les réseaux sociaux.

ROMANIA Ministerul Educatiei, Cercetării si Tineretului Autoritatea Natională p

ROMANIA Ministerul Educatiei, Cercetării si Tineretului Autoritatea Natională pentru Cercetare Stiintifică Programul: IDEI Tipul proiectului: Proiecte de cercetare exploratorie Cod proiect: ID_758 OPTIMIZAREA FUNCTIONALĂ A STRUCTURILOR AERODINAMICE DEPORTANTE DE AUTOMOBILE SINTEZA PROIECTULUI - 2009 An Etapa Obiective Activităţi 2009 Intermediara 1. Studiul teoretic al structurilor deportante de autovehicule, asistate de efect Coanda 1.1. Elaborarea unui model matematic care sa cuantifice aportul jeturilor Coanda la performantele aerodinamice (forta deportanta) ale structurilor deportante de autovehicule (spoilere/eleroane); 1.2 Stabilirea pe cale teoretică a influenţei pe care o au parametrii energetici ai jeturilor Coandă (viteză iniţială de lansare) asupra performanţelor aerodinamice ale structurilor deportante de autovehicule (spoilere/eleroane). 2.Studiul structurilor deportante de autovehicule, asistate de efect Coanda în medii virtuale. 2.1 Achiziţionarea unui echipament de calcul modern, competitiv: staţie grafica mutiprocesor si a unui soft CFD 2.2 Actiuni de diseminare: participare la SAE World Congress Finală 1.Studiul structurilor deportante de autovehicule, asistate de efect Coanda în medii virtuale. 2.1 Achiziţionarea unui echipament de calcul modern, competitiv: staţie grafica mutiprocesor si a unui soft CFD 2.2 Realizarea modelelor 2D CAD, ale spoilerelor/eleroanelor propuse pentru studiu. 2.3 Audit financiar intern 1. INTRODUCERE Până spre sfarsitul anilor ’70 principala preocupare a inginerilor a fost îmbunatăţirea mecanicii şi funcţionalităţii automobilelor, aerodinamica acestora fiind o problemă secundară. Aerodinamica autovehiculelor revine în actualitate odată cu: ¾ creşterea vitezei de deplasare, a volumului de mărfuri trasportat si a capacitătii de transport a autovehiculelor; ¾ determinarea influenţei pe care o are forţa de rezistenţă la înaintare asupra puterii necesare unui autovehicul [1], figura 1 şi implicit asupra consumului de combustibil, figura 2. Fig. 1 – Puterea totală necesară unui motor de autovehicul greu în functie de viteza de deplasare [1] Fig. 2 – Consumul de combustibil pentru un autovehiclul greu în functie de viteza de deplasare [1] [1] J.W. Fitch, Motor Truck Engineering Handbook, SAE, Forth Edition, ISBN 1-56091-378-9, 1994. În acest context, reducerea coeficientului de rezistenţă la înaintare (rezistenţă aerodinamică) constituie una din principalele priorităţi, atât pentru autovehiculele de mare tonaj [2], cât si pentru automobile [3]. În acest sens, se efectuează studii complexe, care pun în evidenţă aportul fiecărei componente a structurii caroseriei la rezistenta totală, evidenţiindu-se posibilităţile de îmbunăţăţire a comportamentului aerodinamic a autovehiculelor. [2] Robert J. Englar, Improved Pneumatic Aerodynamics for Drag Reduction, Fuel Economy, Safety and Stability Increase for Heavy Vehicles, Vehicle Aerodynamics, SP 1985, ISBN Number: 978-0-7680- 1696-3, 2005 [3] Emmelmann, H., J., Berneburg, H, Schuze, J., The Aerodynamic Development of the Opel Calibra, Vehicle Aerodynamics PT-49, SAE Inc., ISBN 1-56091-594-3, 1996. Astfel, automobilele concepute recent au coeficienţi de rezistenţă aerodinamică foarte mici, referinţe fiind: ¾ - BMW 318i, VW Passat, Mercedes C-class, Lexus LS400; ¾ - Opel Calibra, Mercedes C180; ¾ - Honda Insight, Lexu LS430, Audi A2. La obţinerea acestor valori ale coeficienţilor de rezistenţă aerodinamică contribuie şi elementele auxiliare ale caroseriei, cu dublu rol, atât aerodinamic cât şi estetic: spoilere1 faţă/spate, eleroane2, praguri, deflectoare şi generatoare vortex. Deşi, în limbajul uzual termenii de spoiler şi eleron sunt sinonimi, diferenţa dintre aceste elemente cu rol aerodinamic este dată de modul de integrare în caroserie. 1 Deflector de aer lung şi îngust, integrat în forma caroseriei şi montat, uzual, la spatele caroseriei unui autoturism (transversal, pe capotă, hayon sau pavilion) cu scopul diminuării portanţei şi, ca urmare, a îmbunătăţirii stabilităţii la viteze ridicate prin realizarea unui contact mai bun al rotilor spate cu calea de rulare. Uneori, în mod impropriu, sunt denumite spoilere şi jupele pentru paraşocurile faţă sau spate. Sinonimia cu eleronul este aproximativă. 2 Deflector de aer lung şi îngust, neintegrat în forma caroseriei (fără continuitate de stil), montat, uzual, la spatele unui autoturism (transversal - pe capotă, hayon sau pavilion), având acelaşi scop ca şi un spoiler. Unul din exemplele recente [4] de reducere a coeficientul de rezistenţă aerodinamică îl constituie programul de tuning al caroseriei automobilului Dacia Logan, în urma căruia s-a obţinut o reducere de 20%, de la la valoarea . O consecinţă imediată a îmbunătăţirii aerodinamicii caroseriei de Dacia Logan o reprezintă reducerea consumului de combustibil şi implicit reducerea emisiilor de cu (în variata de motorizare Diesel). Comparativ, utilizarea unor anvelope performate (Michelin) a avut ca efect reducerea emisiilor de doar cu . [4] Birch, s., Bibendum Logan offer low-cost clean solution, Automotive Engineering, SAE International, Ianuarie 2008. O altă consecinţă importantă a utilizării elementelor cu rol aerodinamic o reprezintă creşterea apăsării aerodinamice şi implicit o îmbunătăţire a stabilităţii şi manevrabilităţii autovehiculelor, în special pentru viteze mai mari de 25 m/s. Astfel, utilizarea spoilerelor şi eleroanelor devine esenţială, fapt dovedit şi de numărul mare de brevete de invenţie existente. Importanta utilizii acestor elemente cu rol aerodinamic este relevată si de numărul mare de brevete de inventie, ce prezintă diferite tipuri constructive spoilere, de la soluţia simplă a utilizării unui spoiler fix [5], figura 3, la soluţii complexe de utilizare a acestor dispozitive, cu unghi de poziţionare variabil [6], cu geometrie variabilă [7], sau chiar cu reglarea activă a suprafeţei şi poziţiei faţă de caroserie, în funcţie de viteza de deplasare a automobilului [8], figura 4. [5] Braun Hans, s.a., Wiper Blade, Brevet WO2007124989, 2007 [6] Mathias Froeschle, s.a., Air Guiding System for a Vehicle, Brevet US2007236046, 2007 [7] Williams Joseph, Adjustable Spoiler, Brevet US7213870, 2007 [8] Mathias Froeschle, Schulzki Markusm Rear spoiler for a vehicle, Brevet B62D35/00D, 2007 Fig. 3 – Spoiler fix Fig. 4 – Spoiler cu geometrie variabilă De asemenea, importanţa spoilerelor/eleroanelor este evidenţiată şi de numărul mare de lucrări ştiinfice publicate, care au ca subiect utilizarea acestor dispozitive [9, 10]. [9] Inchul Kim, Rear Spoiler of a New Type that Reduces the Aerodynamic Forces on a Mini-Van, 2006- 01-1631, SAE 2006 World Congress & Exhibition, April 2006, Detroit, MI, USA, Session: Body Design and Engineering [10] Min-Ho Kim, A Numerical Simulation on the Drag Reduction of Large- Sized Bus Using Rear Spoiler, Vehicle Aerodynamics, SP-1729, ISBN 0-7680-1108-6, 2002 Creşterea semnificativă a numărului de cercetări din domeniul aerodinamicii autovehiculelor, se datorează în mare măsură dezvoltării recente a performanţelor maşinilor de calcul, precum şi a soft-urilor din domeniul CFD (Computational Fluid Dynamics), în special a facilităţilor oferite de acestea în ceea ce priveste vizualizarea rezultatelor. Astfel, investigarea autovehiculelor din punct de vedre aerodinamic se realizeaza recent, cu succes, în medii virtuale [11, 12]. [11] HUMINIC, A., HUMINIC, G., On the Aerodynamics of the Racing Cars, Procedings of SAE 2008 World Congress, 2008, Detroit, USA, Paper number 2008-01-0099 [12] Kleber, A., Simulation of Air Flow Around an Opel Astra Vehicle with FLUENT, Journal Articles by FLUENT software users, JA132, 2001. Succesul studiului autovehiculelor în medii virtuale se datorează faptului că proiectarea acestora devine, pe zi ce trece, un proces integrat pe calculator, inginerii putând face predicţii asupra comportamentului aerodinamic al unui prototip înainte ca acesta să fie realizat fizic, scurtându-se semnificativ timpul de lansare pe piaţă. Totuşi, datorită limitărilor de ordin matematic ale modelelor ce reproduc mediul fizic de desfăşurare a experientelor în tunele, în acest moment nu se poate vorbi de o renunţare la testarea aerodinamică a automobilelor în suflerii. Rezultatele obţinute în urma simulărilor numerice vin în completarea celor obţinute clasic în tunele aerodinamice [13], nuanţându-le, datorită posibilităţilor de afişare oferind informaţii despre procesele de curgere în intimitatea acestora [14] (vezi figura 5). [13] Barlow, J., Rae, W., Pope, A., Low-speed Wind Tunnel Testing, Third Edition, USA, 1999. [14] Huminic, A., Chiru, A., On CFD Investigations of Vehicle Aerodynamics with Rotating Wheels' Simulation, Procedings of SAE (Society of Automotive Engineers) 2006 World Congress, 2006, Detroit, USA, Paper number 2006-01-0804, ISSN 0148-7191; Fig. 5 – Distribuţia de presiuni pe caroseria unui automobil, cu vizualizarea trenei de vârtejuri În acest context, prezentul proiect având ca subiect optimizarea aerodinamică a autovehiculelor prin utilizarea unor dispozitive aerodinamice deportante (spoilere/eleroane) abordează un domeniu de cercetare de actualitate şi se încadrează în preocupările constante ale inginerilor din domeniul construcţiei de automobile de a asigura o curgere optimă în jurul caroseriilor, esenţială pentru: ¾ obţinerea unei rezistente la înaintare minime, cu consecinţe directe asupra consumului de combustibil şi implicit al nivelului de poluare al atmosferei; ¾ îmbunătăţirea stabilităţii şi manevrabilităţii automobilelor pentru creşterea siguranţei pasagerilor; ¾ reducerea zgomotului generat de interactiunea caroserie – aer atmosferic, şi realizarea unui confort acustic adecvat pasagerilor şi participantilor în trafic; Originalinalitatea cercetărilor propuse în prezentul proiect constă în modul inovativ de soluţionare a fenomenelor studiate care constă în utilizarea efectului Coandă în vederea optimizării structurilor aerodinamice deportante de autovehicule: spoilere/eleroane, geometrii inferioare ale caroseriilor profilate să genereze efectul Venturi. Efectul Coandă reprezintă fenomenul de deviere a jeturilor de fluid în apropierea suprafeţelor curbe. Poartă numele academicianului, fizicianului şi inventatorului român Henri Coandă, care la observat pentru prima dată în 1910, în timpul testării unuia dintre avioane sale (Coandă-1910, primul avion cu reacţie care a zburat). Astfel, în timpul zborului, Coandă a putut observa alipirea jeturilor de gaze arse de fuselajul avionului, deşi evacuarea acestora se făcea transversal faţă de axa fuselajului [15]. Ulterior, prin studierea şi înţelegerea acestui fenomen, Henri Coandă trece la utilizarea practică a acestuia. Astfel, obţine o serie de brevete de invenţie, primul dintre ele în uploads/Litterature/ aerodinamica 1 .pdf