Değişken Alt Gövde Difüzörlü Genel Kara Taşıtı Modeli: Yan Sızıntının Bastırılması

Öz

Ahmed gövdesi, otomotiv aerodinamiğinde en yaygın kullanılan genel taşıt modellerinden biridir. Arka alt gövde difüzörlerinin, basınç geri kazanımını artırarak aerodinamik performansı iyileştirdiği bilinmektedir. Ancak ayrıntılı akış analizleri, yerel düşük basınç bölgeleri ile yanal girdap yapılarının sabit difüzör konfigürasyonunun etkinliğini sınırlayabildiğini göstermektedir. Bu çalışmada, optimize edilmiş bir alt gövde difüzörü ile donatılmış 35° Ahmed gövdesinin akış davranışı sayısal olarak incelenmiştir. Analiz, akışı yöneten mekanizmaların daha iyi anlaşılabilmesi amacıyla ardıl bölge topolojisi ve difüzör yüzeyi boyunca basınç değişimi üzerine odaklanmaktadır. Akış görselleştirmeleri, yan sızıntı akımı ile yanal kenarlar yakınında gelişen girdap çekirdeklerinin difüzör kanalına girerek hedeflenen genişleme sürecini bozduğunu göstermektedir. Bu sınırlamayı gidermek amacıyla değişken açılı bir difüzör konfigürasyonu önerilmiş ve parametrik olarak değerlendirilmiştir. Geometri, yanal girdap etkileşimini kontrol etmek ve alt gövde genişlemesini kararlı hale getirmek üzere ayarlanmıştır. Değişken difüzör tasarımı, yan sızıntı şiddetini azaltmış ve ardıl akış hizalanmasını iyileştirmiştir. Sabit difüzör konfigürasyonuna kıyasla ilave 51 drag count düzeyinde sürükleme azalımı elde edilmiştir. Sonuçlar, difüzör performansının yalnızca genişleme açısına değil, aynı zamanda alt gövde ve ardıl bölge yakınında gelişen yanal akış yapıları ile olan etkileşimine de bağlı olduğunu ortaya koymaktadır.

Anahtar Kelimeler

• Ahmed gövdesi
• alt gövde difüzörü
• yan sızıntı akımı
• ardıl akış yapısı
• aerodinamik sürükleme azaltımı.

Generic ground vehicle with variable underbody diffuser: suppressing side leakage

Öz

The Ahmed body is one of the most widely used generic models in automotive aerodynamics. Rear underbody diffusers are known to improve aerodynamic performance by enhancing pressure recovery. However, detailed flow analysis indicates that localized low-pressure regions and lateral vortex structures can limit the effectiveness of a fixed diffuser configuration. In this study, the flow behavior of a 35° Ahmed body equipped with an optimized underbody diffuser is investigated numerically. The analysis focuses on the detailed wake topology and pressure evolution along the diffuser surface to better understand the governing flow mechanisms. Flow visualizations show that side leakage and vortex cores developing near the lateral edges intrude into the diffuser channel and disturb the intended expansion process. To address this limitation, a variable-angle diffuser configuration is proposed and parametrically evaluated. The geometry is adjusted to control the lateral vortex interaction and stabilize the underbody expansion. The variable diffuser reduces side leakage intensity and improves wake alignment. Compared to the fixed diffuser configuration, an additional drag reduction of 51 drag counts is achieved. The results highlight that diffuser performance depends not only on the expansion angle but also on its interaction with lateral flow patterns developing near the underbody and wake regions.

Anahtar Kelimeler

• Ahmed body
• underbody diffuser
• side leakage
• wake structure
• aerodynamic drag reduction.

Kaynakça

1. Aultman, M., Duan, L., “Analysis of Flow Past a Double-Slanted Ahmed Body”, Fluids, 10, 2, 35, 2025. doi: 10.3390/fluids10020035.
2. Liu, S., Chen, T., Zhou, W., “Numerical Analysis of Aerodynamic Drag Reduction for a DrivAer Automobile Model Using Rear Air Jets”, Applied Sciences, 15, 22, 12334, 2025. doi: 10.3390/app152212334.
3. Akar, M.A., Baş, O., “Parametric, response surface, and adjoint optimizations of the underbody diffuser of a generic ground vehicle”, International Journal for Numerical Methods in Fluids, 95, 9, 1468-1486, 2023. doi: 10.1002/fld.5198.
4. Connolly, M.G., Ivankovic, A., O’Rourke, M.J., “Drag reduction technology and devices for road vehicles - A comprehensive review”, Heliyon, 10, 13, e33757, 2024. doi: 10.1016/j.heliyon.2024.e33757.
5. Ahmed, S.R., Ramm, G., Faltin, G., “Some salient features of the time-averaged ground vehicle wake”, SAE Technical Paper, 840300, 1984. doi: 10.4271/840300.
6. Keiyinci, S., Baş, O., Akar, M.A., “Investigation on flow characteristics of generic car body with different boundary conditions”, Scientia Iranica, 31, 13, 1077-1089, 2024. doi: 10.24200/sci.2023.59961.6523.
7. Viswanathan, H., “Aerodynamic performance of several passive vortex generator configurations on an Ahmed body subjected to yaw angles”, Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering, 43, 3, 1-23, 2021. doi: 10.1007/s40430-021-02850-8.
8. Aguerre, H.J., Gimenez, J.M., Escribano, F., Nigro, N.M., “Aerodynamic study of a moving Ahmed body by numerical simulation”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 245, 105635, 2024. doi: 10.1016/j.jweia.2023.105635.

9. Meile, W., Brenn, G., Reppenhagen, A., Lechner, B., Fuchs, A., “Experiments and numerical simulations on the aerodynamics of the Ahmed body”, CFD Letters, 3, 1, 32-39, 2011.
10. Zhou, H., Chen, Q., Qin, R., Zhang, L., Li, H., “Investigation of wheelhouse shapes on the aerodynamic characteristics of a generic car model”, Advances in Mechanical Engineering, 13, 12, 1-13, 2021. doi: 10.1177/16878140211066842.
11. Zhou, H., Qin, R., Wang, G., Xin, L., Wang, Q., Zheng, Z., “Comparative analysis of the aerodynamic behavior on Ahmed body mounted with different wheel configurations”, Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part D: Journal of Automobile Engineering, 238, 1, 128-146, 2024. doi: 10.1177/09544070221121877.
12. Li, J., Zhang, Y., Zhou, R., Zhang, Z., Wang, G., “Investigation on aerodynamic force behavior and flow structure of Ahmed body under crosswind”, Experimental Thermal and Fluid Science, 166, 111488, 2025. doi: 10.1016/j.expthermflusci.2025.111488.
13. Buscariolo, F.F., Assi, G.R.S., Sherwin, S.J., “Computational study on an Ahmed Body equipped with simplified underbody diffuser”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 209, 104411, 2021. doi: 10.1016/j.jweia.2020.104411.
14. Guerrero, A., Castilla, R., Eid, G., “A Numerical Aerodynamic Analysis on the Effect of Rear Underbody Diffusers on Road Cars”, Applied Sciences, 12, 8, 3763, 2022. doi: 10.3390/app12083763.
15. Huminic, A., Huminic, G., “Aerodynamics of curved underbody diffusers using CFD”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 205, 104300, 2020. doi: 10.1016/j.jweia.2020.104300.
16. Ramana Murty Naidu, S.C.V., Madhavan, V.M., Chinta, S., Manikandan, R., Premkumar, A., Girimurugan, R., “Analysis of aerodynamic characteristics of car diffuser for dissimilar diffuser angles on Sedan’s using CFD”, Materials Today: Proceedings, 92, 240-248, 2023. doi: 10.1016/j.matpr.2023.04.379.
17. Jiang, F., Niu, J., Li, R., Wang, Y., Zhang, Y., “Computational Fluid Dynamics Analysis of Effect of Braking Plate Configurations on the Aerodynamic Behaviors of an Ahmed Car”, Flow, Turbulence and Combustion, 110, 2, 301-323, 2023. doi: 10.1007/s10494-022-00388-w.
18. Keirsbulck, L., Cadot, O., Lippert, M., Boussemart, D., Basley, J., Delprat, S., et al., “Underbody flow control for base drag reduction of a real car model”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 252, 105822, 2024. doi: 10.1016/j.jweia.2024.105822.
19. Porcar, L., Toet, W., Gamez-Montero, P.J., “Study of the effect of vertical airfoil endplates on diffusers in vehicle aerodynamics”, Designs, 5, 3, 45, 2021. doi: 10.3390/designs5030045.
20. Polek, S., Chen, Y.T., Morris, M., “Flow over a 25° Ahmed body at a Reynolds number characteristic of suburban driving speeds”, International Journal of Heat and Fluid Flow, 106, 109318, 2024. doi: 10.1016/j.ijheatfluidflow.2024.109318.
21. Cheng, S.Y., Chin, K.Y., Mansor, S., Abd Rahman, A.B., “Experimental study of yaw angle effect on the aerodynamic characteristics of a road vehicle fitted with a rear spoiler”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 184, 305-312, 2019. doi: 10.1016/J.JWEIA.2018.11.033.
22. Huminic, A., Huminic, G., “Computational study of flow in the underbody diffuser for a simplified car model”, SAE Technical Paper, 2010-01-0119, 2010. doi: 10.4271/2010-01-0119.
23. Huminic, A., Huminic, G., “Aerodynamic study of a generic car model with wheels and underbody diffuser”, International Journal of Automotive Technology, 18, 3, 397-404, 2017. doi: 10.1007/s12239-017-0040-6.
24. Thacker, A., Aubrun, S., Leroy, A., Devinant, P., “Effects of suppressing the 3D separation on the rear slant on the flow structures around an Ahmed body”, Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics, 107-108, 237-243, 2012. doi: 10.1016/j.jweia.2012.04.022.