Volupe logo

Blog berichten Volupe

Het leven als een Application Support Engineer

Zo, de winter is voorbij, en we zijn op weg naar de lente hier in Zweden! Helaas is er hier in Göteborg maar zelden sneeuw gevallen en als je toch van een skivakantie wilt genieten, moet je ver rijden. Dit jaar ben ik met mijn familie en vrienden een week op wintervakantie geweest in het noorden van Zweden. Om al onze noodzakelijke en onnodige spullen en uitrusting mee te kunnen nemen hebben we een dakkoffer geleend om die op onze auto te monteren.

Rondrijdend met dakkoffer begon ik me af te vragen in hoeverre zo'n kist bovenop invloed heeft op de weerstand, de rijprestaties en het brandstofverbruik. En of de positie in de lengterichting, als enige instelbare parameter, invloed heeft op die eigenschappen. Uiteindelijk vroeg ik me af of er een beste positie is om de box op onze auto te monteren en daarmee een manier om de weerstand te verminderen door alleen de skibox te verplaatsen.

Nou, met hulp Simcenter STAR-CCM+ we staan op het punt om het uit te vinden.

Wij hebben een middelgrote stationwagen in de familie en reden in het noorden (niet in de Alpen!) over Zweedse landwegen gedurende ongeveer 600 km. Dit is het kader voor een constante simulatie bij een constante snelheid van 100 km/u. Laten we aannemen dat onze auto 6l/100km verbruikt zonder de doos op het dak en dat het brandstofverbruik evenredig is met de weerstand van de auto. Dan zouden we 72l brandstof verbruiken op onze heen- en terugreis zonder het kastje.

Voor een simulatie hebben we allereerst de geometrie nodig van een auto die in de buurt komt van wat we hebben. GrabCAD of 3D CAD BROWSER kunnen een goede bron zijn voor CAD modellen. Sommige van de modellen zijn native CAD, sommige zijn neutraal CAD, maar vaak zijn ze te gedetailleerd of gebrekkig voor een aerodynamische analyse van de buitenstroming. Ze kunnen overlappende vlakken of openingen hebben. Gelukkig is Simcenter STAR-CCM+ wordt geleverd met de Surface Wrapper die kan worden gebruikt om een gesloten, verdeel, niet-doorsnijdend oppervlak te maken als een tussenstap tussen CAD en mesh.

In mijn geval van de auto, Oppervlakte Wrapper geholpen om een schone buitenkant van mijn auto te maken door

  • Het dichten van gaten, spleten, en mismatches (zoals kruisende oppervlakken)
  • interne kenmerken (zoals het interieur) te verwijderen
  • Vereenvoudig de oppervlaktegeometrie door ongewenste details (zoals ruitenwissers) te verwijderen

De Surface Wrapper maakt het ook mogelijk om verfijning van geometrie details in te stellen. In mijn geval zoals de dakrails, de grille of de velgen.

Ik gebruikte de Surface Wrapper door te krimpen om het externe volume voor de auto en de ski-box afzonderlijk te krijgen. De reden is simpel; Elke keer dat de ski-box geometrie wordt bijgewerkt met zijn longitudinale positie, gaat zijn operatie pijplijn uit de tijd en vereist een update van de Surface Wrapper. Voor een geometrie die meerdere malen wordt verfijnd, zou dit de rekentijd verlengen.

Maar een update van de Automated Mesh operatie is natuurlijk onvermijdelijk. Het net wordt vervolgens gegenereerd op basis van de 2 gewrapte oppervlakken (auto en skibox), met oppervlakte-verfijningen vergelijkbaar met die welke zijn toegepast tijdens de Surface Wrapper operatie en volumetrische verfijningen in het kielzog van de auto.

Toevoeging van de doos op een centrale plaats op het dak, resulteert -zoals verwacht- in een verhoging van onze weerstand met 23% en daardoor springt het brandstofverbruik onmiddellijk omhoog met 1,4 l/100. Dit betekent een extra verbruik van 17 l op onze reis.

Goed dan, we moeten de prijs betalen voor de extra ruimte. Maar de doos verandert ook het evenwicht van de verticale krachten. En verstoort het stromingsveld rond de auto ook met scheiding en wervelingen van de neerwaartse druk in het zog. Wat de passagiers ervaren als oncomfortabele windgeluiden.

Tijd voor een ontwerpstudie!

Met de instelling van een parameter die de positie van de skibox in een geometrie bepaalt Transformeer operatiezijn we in staat de analyse van extra locaties van de doos volledig te automatiseren met behulp van Design Manager. Om te beginnen wilde ik weten of de positie in de lengterichting correleert met de weerstand. Ik heb daarom alleen de uiterste posities in aanmerking genomen die mogelijk zijn door de doos respectievelijk 25 cm naar voren en naar achteren te verplaatsen.

Zo, Design Manager neemt het over met een handmatige ontwerpstudie. Er zijn geen extra licenties nodig! Uiteindelijk vond ik het volgende verband: Het vergroten van de afstand van de longitudinale boxpositie tot de voorkant, levert minder toegevoegde weerstand op. De relatie is bijna lineair, zodanig dat een optimalisatie graag ook op de meest achterste plaats uitkomt.

Indien we de luchtweerstand opsplitsen in luchtweerstand van de doos (ten opzichte van de luchtweerstand van de auto zonder doos) en extra luchtweerstand van de auto ten gevolge van de aanwezigheid van de doos, dan zien we dat de doos in het midden en achteraan dezelfde luchtweerstand heeft en dat het verschil in luchtweerstand alleen het gevolg is van de interactie tussen auto en doos.

In termen van extra brandstofverbruik, hadden we ongeveer kunnen besparen 2 liter brandstof op onze hele reis door de skibox naar de achterste positie te verplaatsen. Eerlijk gezegd klinkt dit niet erg veel, vooral met de veronderstellingen die ik in het begin maakte, maar dit toont aan dat er een effect en een trend is in hoe de positie de weerstand beïnvloedt, een parameter die gemakkelijk kan worden aangepast. En zelfs kleine besparingen kunnen bijdragen als we ze combineren. Sommigen zeggen dat het monteren van de skibox in omgekeerde richting Het meeste scheelt, maar voor het komende winterseizoen, als het tijd is om de skibox op de auto te zetten, zal ik zeker heroverwegen waar ik hem in de lengterichting zet.

Meer blogberichten

nl_BEDutch