Bruk av Detached Eddy Simulation på en Formula Student Racerbil

Abstract

I dette oppgavearbeidet har de aerodynamiske ytelsesparametrene for en Formula Student racerbil blitt evaluert. Arbeidet fokuserte på beregningsmessig væskedynamikk for å evaluere de aerodynamiske effektene som oppstår når en bil beveger seg ved konstant hastighet. For å vurdere troverdigheten og gjennomførbarheten til forskjellige ustabile tilnærminger ble det brukt en rekke eksperimentelle referanseeksperiment. Det er gjort arbeid for å sette et tall på de numeriske diskretiseringsfeil som oppstår ved bruk av slike tilnærminger. For testtilfellet for en enkel hydrofoil, kan resultatene sies å være utilstrekkelig, og fremtidig arbeid for å utbedre dette er foreslått. For testtilfellet hvor de totale aerodynamiske kreftene på bilen ble målt, ble en steady state RANS-tilnærming brukt til å estimere et initielt avvik på opptil 15\% mellom målte- og simulerte verdier. Ved å undersøke og evaluere transiente CFD-tilnærminger til dette problemet, har forskjellene i simuleringer blitt mer enn halvert ved å endre modelleringsfysikk. Hvor avvik ble observert til å være 15\% innledningsvis, er de nå, ved å introdusere DES-tilnærminger, redusert til 6\%. Imidlertid er korrigeringer på grunn av forenklinger av geometri og forhold på testdagen, ikke tatt i betraktning, det er foreslått fremtidig arbeid for å rette opp dette.

In this thesis work, the aerodynamic performance parameters of a Formula Student race car have been evaluated. The work focused on computational fluid dynamics approaches to evaluate the aerodynamic effects arising when a car is moving on constant velocity straights. To assess the credibility and viability of different unsteady approaches, a series of experimental reference cases were used. Efforts have been made in order to put a number to the numerical discretization errors arising when using such approaches. For the test case regarding the single hydro foil at lock-in, results may be said to be inconclusive, and future work to remedy this is suggested. For an open road test case, where the on-track aerodynamic forces were measured, the baseline steady state RANS approach suggested a deviation of up to 15\% between measured values and the predicted ones. By investigating and evaluating unsteady CFD approaches to this problem, the discrepancies in simulations have been more than halved by changing modelling physics. Where deviations were seen to be 15\% earlier it is now, by introducing DES approaches, reduced to 6\%. However, corrections due to simplifications of geometry and track conditions on the day of testing have not been accounted for, future work is suggested to remedy this.