Vis enkel innførsel

dc.contributor.advisorHearst, Jason
dc.contributor.advisorOggiano, Luca
dc.contributor.authorLiland, Fredrik Fang
dc.date.accessioned2019-10-18T14:01:32Z
dc.date.available2019-10-18T14:01:32Z
dc.date.issued2019
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/11250/2623197
dc.description.abstractLuftmotstand er den viktigste motstandskraften i sykkelkonkurranser. For å forbedre den aerodynamiske ytelsen blir det brukt tempohjelmer som er spesielt designet for å redusere luftmotstanden. Tempohjelmene som er tilgjengelig på markedet idag kommer i en rekke ulike former, og det er ikke blitt kommet til enighet om hvordan en tempohjelm bør se ut for å optimalisere den aerodynamiske ytelsen. Tidligere studier på aerodynamikk av sykkelhjelmer har i stor grad vært knyttet til å måle forskjellen i luftmostand mellom ulike hjelmer, men det er gjort få forsøk på å utforske strømningsfeltet rundt hjelmen for å forstå mekanismene bak ytelsesforskjellene. Hensikten med denne oppgaven er å utforske strømningsfeltet rundt hjelmen ved endret geometri. Målinger av strømningsfeltet bak rytteren er gjort for å se hva slags effekt hjelmen har på bakevjen, og hvordan denne endres med hjelmer av forskjellig geometri. Det er blitt gjort en parameterstudie ved hjelp av CFD-simuleringer, for å utforske hva slags effekt designparametre har på den aerodynamiske ytelsen. Nøkkelparametre er utforsket systematisk med den hensikt å kartlegge generelle sammenhenger. Vindtunneleksperimenter er gjennomført ved hjelp av hotwire-anemometri, og bakevjen fra syklisten med to forskjellige hjelmer er karakterisert i form av hastighet og turbulens. Det er vist at hjelmen er en betydelig bidragsyter til den totale bakevjen bak syklisten. Sammenligninger av strømningsfeltene til de to ulike hjelmene viser at den kortere hjelmen forstyrrer strømningsfeltet mer enn den lengre hjelmen. Målinger indikerer også at den korte hjelmen produserer virvelavløsning. En systematisk parameterstudie ble gjennomført ved hjelp av CFD-simuleringer, hvor effekten av nøkkelparametre på den aerodynamiske ytelsen ble vurdert. Resultatene tyder på at den aerodynamiske ytelse kan forbedres ved å gjøre hjelmen lengre og bredere.
dc.description.abstractAir resistance is the most important resistive force in bicycle racing. As an attempt to improve performance, competitive cyclists use time trial helmets that are shaped specifically to reduce air resistance. The time trial helmets that are available on the market today come in a variety of shapes, and there in no general consensus as to how the helmet should be designed to gain optimal aerodynamic performance. Studies on helmet aerodynamics have mostly been focused on measuring the difference in drag force between different helmets, but few attempts have been made in exploring the flow field around the helmet to gain insight in the mechanisms behind why different helmets perform differently. The aim of this thesis is to investigate the flow field around the helmet when helmet geometry is changed. A survey of the wake behind the rider is carried out in order to gain insight on what effect the helmet has on the wake, and how the wake changes with different helmet geometry. In order to evaluate the effects of design parameters on aerodynamic performance, a parameter study has been carried out by use of CFD simulations. Key parameters are isolated and evaluated systematically with the aim of uncovering general relationships between design parameters and aerodynamic performance. Wind tunnel measurements were carried out using hot wire anemometry, and the wake behind the rider using two different helmets have been characterized in terms of velocity and turbulence intensity. It was found that the helmet gives a significant contribution to the overall wake behind the rider. Comparing the wakes of a shorter and longer helmet, it has been shown that the shorter helmet generate a stronger wake than the longer helmet. The measurements also suggested that vortex shedding was generated by the short helmet. A systematic parameter study was carried out by use of CFD simulations, where the effect of key parameters on aerodynamic performance was explored. This parameter study suggests a general trend that air resistance decreases with increasing length and width of the helmet. However, the parameter study indicates that more subtle effects are in play, as not all test cases followed this relation.
dc.languageeng
dc.publisherNTNU
dc.titleWake flow and aerodynamic performance of time trial helmets
dc.typeMaster thesis


Tilhørende fil(er)

Thumbnail

Denne innførselen finnes i følgende samling(er)

Vis enkel innførsel