The Impact of Using Dimpled Surfaces on Ahmed Body on The Flow Characteristics

Abstract

Vehicle aerodynamics which directly affects fuel consumption values in vehicles has great importance in terms of vehicle stability, acceleration ability, vehicle noise, and environmental pollution. Ahmed car model is one of the most important generic models, so this popular car model is widely used in the literature on fluid mechanics and vehicle aerodynamics studies. This study investigates the effect of a passive drag reduction technique which is known as dimple surface, on Ahmed car model with a 35° slant angle. The flow control methods were applied numerically also these methods were compared with similar works. Analysis made in this study were conducted with 2.4 million cell numbers and the maximum drag reduction is 3.5 % with optimum dimple surfaces. Moreover, the applicability and manufacturability factors were also evaluated in terms of implementing the dimpling modification to today’s current road vehicles.

Keywords

• Drag coefficient
• Lift coefficient
• Aerodynamics
• Computational fluid dynamics(CFD)
• Ahmed body

Ahmed Cisminde Çukurlu Yüzeyler Kullanmanın Akış Karakteristiklerine Etkisi

Öz

Araç yakıt tüketim değerlerini doğrudan etkileyen araç aerodinamiği aynı zamanda araç stabilitesi, hızlanma yeteneği, araç sesi ve çevre kirliliği açısından büyük öneme sahiptir. Ahmed cismi jenerik araç modeli akışkanlar mekaniği ve araç aerodinamiği konusunda yapılan çalışmalarda çok fazla kullanılmaktadır. Akış kontrol yöntemlerinin numerik olarak araştırıldığı bu çalışmada sonuçlar deneysel veriler referans alınarak doğrulanmıştır. Bu çalışmada çukurcuklama olarak bilinen pasif akış kontrol yöntemi 35°arka eğimli Ahmed modeli üzerinde test edilmiştir. Analizler 2.4 milyon mesh sayısı ile çözümlenmiş olup, çukurcuklu yüzeylerin kullanılması ile en iyi modelde sürükleme kuvveti katsayısında 3.5% azalma elde edilmiştir. Aynı zamanda bu çalışmanın aerodinami açısından anlamlı olması için uygulanan bu çukur yüzeylerin günümüz araçlarına uygulanabilirliği ve üretilebilirlik faktörü de değerlendirilmiştir.

Anahtar Kelimeler

• Sürükleme kuvveti katsayısı
• Kaldırma kuvveti katsayısı
• Araç aerodinamiği
• Hesaplamalı akışkanlar dinamiği(CFD)
• Ahmed cismi

Kaynakça

1. Abd-Alla GH. Using exhaust gas recirculation in internal combustion engines: a review. Energy Conversion and Management 2002; 43: 1027-1042.
2. Ahmed SR., Ramm G., Faltin G. Some salient features of the time-averaged ground vehicle wake. SAE Transactions 1984; 93(2): 473-503.
3. Altaf A., Omar AA., Asrar W. Review of passive drag reduction techniques for bluff road vehicles. IIUM Engineering Journal 2014; 15(1): 61-69.
4. Bayraktar I., Landman D., Baysal O. Experimental and computational investigation of Ahmed body for ground vehicle aerodynamics. Journal of Commercial Vehicles 2001; 110(2): 321-331.
5. Bing-xin W., Zhi-gang Y., Hui Z. Active flow control on the 25°Ahmed body using a new unsteady jet. International Journal of Heat and Fluid Flow 2019; 79: 108459.
6. Brady M., Browand F., Hammache M., Heineck JT., Leonard A., McCallen R., Ross J., Rutledge W., Salari K., Storms B. Progress in reducing aerodynamic drag for higher efficiency of heavy-duty trucks (Class 7-8). Lawrence Livermore National Laboratory Technical Report UCRL-JC-132873 1999; California, United States.
7. Chear CK., Dol SS. Vehicle aerodynamics: Drag reduction by surface dimples. International Journal of Mechanical and Mechatronics Engineering 2015; 9(1): 202 – 205.