Tasarım En Son

1. GİRİŞ Aerodinamik genel anlamda havanın kuvvetsel etkilerini inceleyen bir bilim dalıdır. Günümüzde otomobil üreten firmalar aerodinamiğe çok önem vermektedir. Bunun için büyük bütçeler ayrılarak AR-GE çalışmaları yapılmaktadır. Bir taşıtın aerodinamik yapısı, taşıtın performansını, kontrolünü ve konforunu, taşıt üzerinde kuvvet ve moment oluşturan dış akış alanı ise taşıtın performans ve dengesini önemli ölçüde etkiler. Taşıtın aerodinamik yapısının iyileştirilerek direncinin azaltılması, yakıt tüketimini önemli ölçüde azaltır. Bunun yanında taşıt konforu ve kontrolü yönünden yan rüzgarların, rüzgar gürültüsünün, gövde rijitliğinin, farların ve camların, motorun soğutulmasının, dişli kutusu ve frenlerin, iç mekanın ısıtılmasının ve havalandırılmasının aerodinamik yapı ile doğrudan ilişkisi vardır. Taşıta etkiyen direnç kuvvetleri taşıtın enerji miktarını doğrudan etkilediğinden bu direnç kuvvetlerinin ve direnç katsayılarının tespiti çok önemlidir. Kara taşıtlarının aerodinamik özelliklerinin incelenmesi üç şekilde gerçekleştirilir. Bunlar gerçek sürüş koşullarında yapılan deneyler, rüzgar tünellerinde yapılan deneyler ve sayısal analiz çalışmalarıdır. Bu çalışmamızda ilk olarak otomobil aerodinamiği hakkında bilgiler ve formüller verilmiştir. Daha sonra taşıt aerodinamiğinin incelenmesinde kullanılan bir yöntem olan rüzgar tünelleri, akışkanlar dinamiği hesaplamalarında kullanılan navier-stokes denklemleri ve hesaplamalı akışkanlar dinamiği hakkında gerekli açıklamalar verilmiştir. Çalışma sonunda ise sonlu elemanlar yöntemi kullanan ANSYS Fluent yardımıyla Ahmed basitleştirilmiş araç modeli üzerindeki direnç katsayıları hesaplanmıştır. 2. KAYNAK ARAŞTIRMASI Modern aerodinamik 17. yüzyıla dayanmaktadır, fakat aerodinamik kuvvetler insanlar tarafından tekneler ve rüzgar değirmenleri için binlerce yıl konuşulmuştur, ve bunun hakkındaki görüntüler ve hikayeler tarihe kaydedilmiştir. Buna örnek olarak antik Yunan efsanelerinden Icarus ve Daedalus'tadır. Aristotales ve Arşimed tarafından ortaya çıkarılan sürdürebilirlik, sürükleme ve basınç gradyenları aerodinamiğin önemli konseptlerinden birkaçıdır. 1726 da, Sör Isaac Newton hava direncini ortaya atmış ilk kişi oldu, ve bu Newton'u ilk aerodinamik ile uğraşan bilim adamı olarak anılmasının sebebidir. Alman ve İsviçreli matematikçi Daniel Bernoulli Newtonu 1738 de hidrodinamikte ortaya attığı sonuçlarla izledi. 1757 de, Leonard Euler ilk genel Euler denklemlerini ortaya koydu. Bu denklemler sıkıştırılabilir ve sıkıştırılamaz akımları açıklamaktaydı. Eular denklemleri 1800’lerdeki viskoziteyi de kapsayarak içine aldı, ve Navier-Stokes denklemlerini ortaya attı. Navier-Stokes denklemleri çözmesi çok zor olan akışkan akımını kapsayan denklemlerdir. Çok eskiden beri uzmanlar aerodinamik şekiller üzerine kafa yoruyorlardıysa da, bu prensiplerin otomobillere uyarlanması biraz zaman aldı. İlk üretilen otomobillerde aerodinamik tasarımlara yer verilmiyordu. Zaten buna gerek de yoktu çünkü araçlar günümüzdekilerle kıyaslanmayacak derecede yavaştı. Yavaş yavaş, 1900’lerdeki yarış otomobil tasarımları aerodinamik kaygılar taşımaya başladı. 1921 yılında Alman mucit Edmund Rumpler, “Rumpler-Tropfenauto” adını verdiği otomobili tasarladı. Bu araç doğada bilinen en aerodinamik şekil olan su damlasından ilham alınarak tasarlanmıştır ve 0.27 gibi gerçekten iyi bir sürükleme katsayısına sahiptir. Araçtan sadece 100 adet üretilmiştir. Şekil 2.1. Rumpler-Tropfenauto Amerika kıtasında ise ilk ciddi gelişim 1930 senesinde “Chrysler Airflow” ile gelmiştir. Aracın tasarımında kuşlardan esinlenilmiştir. Ancak alışılmadık görünüşü yüzünden fazla tutulmadır. Aerodinamik açıdan başarısı ise zamanının çok ötesindedir. Şekil 2.2. Chrysler Airflow Kara taşıtları üzerinde yapılan deneysel aerodinamik çalışmalar 1960 lı yıllara dayanmaktadır. Aerodinamik çalışmalar daha çok Cd değerlerini iyileştirerek yakıt sarfiyatının iyileştirmesine, araç dinamiği, stabilitesi ve aerodinamik ses, gürültü seviyesini iyileştirmesine yönelik yapılmaktadır. Sürükleme kuvvetleri daha çok araç üzerinde oluşan basınç kuvvetleriyle domine edildiğinden araç, model üzerindeki basınç katsayılarının ölçümü ve tahmin edilmesi önem kazanmaktadır. Literatürde aerodinamik çalışmalarda farklı referans modellerin kullanıldığı görülmektedir. Standart modellerden literatürde en fazla rastladığımız model Ahmed modelidir.(Ahmed ve Ramm, 1984) [1] Bu model üzerinde bir çok deneysel ve sayılsal CFD analizleri gerçekleştirilmiştir. (Gillieron ve ark., 2010 [2], Aider ve ark., 2010[3], Fourrie ve ark.,2010 [4], Strachan ve ark.,2007 [5], Gillieron ve Kourta, 2010 [6], Fares,2006 [7], Kapadia ve Roy [8], 2003, Frolich ve Terzi, 2008 [9], Rodi, 2006 [10]) 3. MATERYAL VE YÖNTEM 3.1 AERODİNAMİK KUVVETLER Taşıtın hareketi sırasında hava hareketine bağlı olarak gelişen aerodinamik kuvvetler, taşıtın performansını etkilemektedir. Hava akışı taşıtın hızına ve ortamın rüzgar hızına bağımlıdır. Taşıtın hızı, sayısal değer ve yön bakımından sürekli olarak değişmektedir. Rüzgarın hızı ise bölgesel topoğrafya ve atmosferik koşullara bağımlı olarak değişmektedir. Tüm taşıt yüzeylerine dağılmış olan basınçların bileşkesi olan aerodinamik kuvvet, basınç merkezi adı verilen bir noktaya etki etmekte, taşıtın kullanım ve yönlendirme karakteristiklerini olumlu ve olumsuz etkilemektedir. Bileşke aerodinamik kuvvetin taşıtın ileriye doğru hareketine karşı olan bileşenine aerodinamik direnç denilmektedir. Aerodinamik kuvvetin diğer önemli iki bileşeni ise, aerodinamik kaldırma (lift) ve yanal kuvvetlerdir. Aerodinamik kaldırma kuvveti, lastiklerle zemin arasındaki tutunma kuvvetini azaltarak, taşıtın yönlendirme ve tahrik karakteristiklerini; aerodinamik yanal kuvvet ise taşıt kararlılığını etkilemektedir. Taşıtın basınç merkezine etki eden aerodinamik kuvvet, bu noktaya göre herhangi bir moment oluşturmaz. Ancak, taşıtın kütle hareket ve kütle atalet kuvvetlerinin etki ettiği ağırlık merkeziyle basınç merkezinin nadiren bir noktada çakışması nedeniyle, aerodinamik kuvvet, ağırlık merkezine göre bir moment meydana getirir. Aşağıdaki şekilde FL kaldırma kuvvetini, Fy yanal kuvveti ve FD sürükleme kuvvetini ; Mp z eksenine göre moment (şahlanma momentini) , Mg x eksenine göre moment (devrilme momenti) ve My y eksenine göre momenti(sapma momenti) göstermektedir. Şekil 3.1. Taşıt Üzerindeki Aerodinamik kuvvetler ve Momentler 3.2 AERODİNAMİK DİRENÇ Sabit hızlı bir akışkan bir gövde etrafında aktığında, iki bileşenden oluşan bir direnç kuvveti oluşur. Bu bileşenler; yüzeyin yapışkanlık etkisine bağımlı yüzey sürtünme direnci ve gövdeye etki eden ana akış ( taşıtın boşalttığı hacmin gerisinde kalan uyartım akımı '' wake '' dahil) basınç dağılımının sonucu olarak meydana gelen basınç direncidir. Akış doğrultusunda basıncın arttığı kısımlarda veya yüzeyin doğrultusunda keskin değişmeler olduğunda, akış hatlarında ayrılma meydana gelir. Yüzeyden uzaktaki hız değerleri ters akış oluşur. Ayrılma, basıncın artmasını önler ve bu da basınç direncine ters etki yapar. Yüzeye en yakın olan ters akış, sadece yüzey direncini çok az miktarda olmak üzere azaltır. Ayrılan akışın tekrar gövdeye yapışması, devamındaki yüzey geometrisine bağlıdır. Ters akış, geniş düzensiz girdaplar oluşturarak ana alıştan enerji kaybına sebep olmaktadır. Ayrılmanın olmadığı streamline gövdenin aerodinamik direnç katsayısı 0,05 kadardır ve bunun hemen hemen tamamı yüzey direncidir. Gerçekçi biçimde tasarlanan en ideal taşıt gövdesinde bile ayrılma olmaktadır ve en düşük aerodinamik direnç katsayısı 0,15 kadardır. Yüzeyden herhangi bir ayrılma, direnci önemli ölçüde arttırdığından, yüksek yüzey sürtünmesinin olduğu durumlarda bile mümkün olduğunca azaltılmalıdır. Sınır tabakadaki türbülans yüzey sürtünmesini arttırır, fakat yüzeye yakın olan akışkanın momentumunun yüksek olması, ayrılmanın oluşumunu geciktirir ve dirençte bir miktar azalmaya neden olabilir. Basınç merkezi adı verilen bir noktaya etki eden aerodinamik kuvvet şu eşitlikle ifade edilmektedir : (3.1) Ra araç üzerindeki aerodinamik direnç kuvvetini (N) , ρ hava yoğunluğu (kg/m3) ,U∞ serbest akım hızını (m/s) ve A aracın hava akış alanına normal olarak yansıtılmış maksimum kesit alanını (m2) ifade etmektedir. Basınç merkezi, bileşke aerodinamik kuvvetin etki ettiği noktadır ve ağırlık merkezinin aksine sabit değildir ve hava akışına bağımlıdır. Yüksek hızlarda basınç merkezi öne doğru kayma eğilimindedir. Taşıtın biçimi ile ilgili olan aerodinamik direnç katsayısı; rüzgarın geliş açısı, iç direnç olarak ta adlandırılan soğutucu hava akışı, taşıtın havalandırılması, zemin , üst bagaj v.b. nin de etkisi altındadır. Kara nakil araçlarında motorca üretilen güç hava direnci ve sistem içindeki kayıpları dengeler. Bu kayıplar : Termodinamik kayıplar Transmisyon kayıpları Yuvarlanma kayıpları İvme kayıplarıdır. Düşük hızlarda hava direnci diğer kayıplar yanında oldukça düşük mertebelerdedir. Ancak hız 30-40 km/h değerine ulaşınca hava direnci önem kazanır. Bunun sebebi hava direncinin hızın karesiyle doğru orantılı olarak artmasıdır. Tablo 3.1. Taşıtlardaki Enerji Kayıpları Şekil 3.2. Aerodinamik direnç ve tekerlek yuvarlanma direncinin araç hızı ile olan ilişkisi (Levin ve Rigdal, 2011) Aerodinamik direnç araç hızı ile belirgin artış gösterirken yuvarlanma direnci V<100 km/s için sabit değerlendirilebilir (Levin ve Rigdal ,2011). Taşıta etkiyen aerodinamik direnç esas olarak şu üç elemandan oluşmaktadır : 1- Taşıtın arka kısmında boşalttığı bölgede meydana gelen türbülansın oluşturduğu direnç. Bu direnç, özellikle arka kısım olmak üzere, taşıt gövdesinin biçimine bağlıdır. Aerodinamik en önemli bileşeni budur ve toplam direncin % 80' i kadardır. 2- Taşıtın dış yüzeylerinden akan havanın neden olduğu yüzey sürtünmesi. Normal durumdaki bir otomobilde bu bileşen, toplam aerodinamik direncin % 10' u kadardır. 3- Soğutma ve havalandırma amacıyla, taşıtın radyatör sisteminden veya iç kısımlarından geçen havaya bağlı olarak oluşan iç direnç. Bu bileşen, akış kanallarının tasarımına bağlı olarak değişmekle birlikte, toplam direncin % 10' u kadardır. Çizelge 3.1 Aerodinamik dirençlerin örnek dağılımı (Gillespie, 1992) Hesaplamaları basitleştirmek amacıyla bu kuvvetlerin tümü tek bir kuvvete indirgenir ve aerodinamik direnç olarak adlandırılır. Toplam aerodinamik kuvvetin taşıtın hareket doğrultusundaki bileşeni olan aerodinamik direnç; (3.2) eşitliği ile hesaplanabilir. Burada Cd : aerodinamik direnç katsayısı, A : taşıtın ön izdüşüm alanı(m2), v: taşıtın hızı(m/s), v0 = hareket doğrultusundaki rüzgar hızı(m/s, harekete karşı ise pozitif) Hızlar km/h olarak yazılmak istenirse ; eşitliği kullanılabilir. Havanın yoğunluğunun (ρ) belirlenmesinde kullanılan atmosferik koşullar genellikle; barometrik basınç = 98...101 kPa, atmosferik sıcaklık = 15...25 0C arasındadır. Cd değeri bir cismin dış formu sebebiyle düzgün doğrusal akım içinde oluşturduğu süreksizlik ve girdaplar gibi akım bozuntularının sonucu ortaya çıktığından dış form itibariyle cisim ne derece az bozuntuya sebep olursa direnç katsayısı ve buna bağlı olarak direnç kuvveti de o derece küçük olur. Görüldüğü gibi hızı ve geometrik boyutları belli olan bir aracın hava direnç kaybını azaltmanın tek yolu aracın dış formuna bağlı olan direnç katsayısı Cd 'yi azaltmaktır. Cd değerinin azaltılması : Motor gücü sabit bir aracın daha yüksek hıza erişebilmesi Belli hıza çıkması istenen araca daha küçük motor takılabilmesi anlamına gelir. Binek araçları için ekonomi açısından ikinci şık yarış arabalarında ise yüksek performans hedeflendiğinden birinci şık Cd değerinin önemini ortaya koyar. Direnç katsayısı Cd 'nin azaltılabilmesi için araç formları gün geçtikçe aerodinamikteki adıyla damla formuna benzetilmeye çalışılmaktadır. Damla formunun özelliği doğrusal akımda bilinen en az bozuntuya sebep olan yapı olmasıdır. Şekil 3.3. Bazı Araç Formlarına ait Cd Değerleri Cd değerini düşürmek için yapılan başlıca çalışmalar: Aracın kaportası çevresinde akan havanın mümkün olduğunca kesintisiz ve pürüzsüz bir yüzey etrafında akması sağlanarak direnç katsayısı daha da düşürülebilmiştir. Bu amaca yönelik araçlarda kapı camlarının ve farların kaporta ile bir yüzeyde dizayn edilmesi, ön ve arka camların daha yatık dizayn edilmesi, yan aynaların formunun aerodinamik özellik taşıması, lastik oyuklarının genişletilmiş çamurluklarla örtülmesi, ön ve arka tekerlekler arasına etekler yerleştirilmesi, ön panel altına hava kesiciler ( airdam ) yerleştirilmesi, jant kapaklarının mümkün olduğunca aerodinamik yapıda imal edilmeleri, aracın altındaki düzgünsüzlükleri alt kaplama takviyesi ile kamufle edilmesi gibi önlemlere rastlanmaktadır. Günümüzde yukarıda bahsettiğimiz önlemler sayesinde direnç katsayısı ; Binek araçlarında 0,25'e Otobüslerde 0,5'e Motosikletlerde 0,4'e Kamyonlarda ise 0,65'e dek düşürülebilmiştir. Hava akımı içinde akım yönüne dik olarak tutulan bir levha için bu değer 1.28, paraşütte 1.70, tabanca mermisinde 0.3, futbol topunda 0.29, yolcu uçaklarında 0.25, bomba ve yedek yakıt tankı taşımayan savaş uçaklarında 0.20 civarındadır. Bu arada laboratuvar çalışmalarında bulunan sonuçların normal trafikte tespit edilenler ile uyuşmaması çoğunlukla rastlanan haldir. Çünkü araca etkiyen yan rüzgar, yük durumu vb. faktörler direnç katsayısına doğrudan tesir ederler. Açık bir pencere, bagajdaki 20 kg'lık fazla yükün oluşturduğu yere yaklaşma veya kullanılan lastiklerin daha kalın olanlarıyla değiştirilmesi gibi hallerde direnç katsayısı değeri %10-12 artış gösterir. Küçük gibi görünen bu artışın ise yakıt sarfiyatının %5 yükselmesine neden olduğu tespit edilmiştir. Aracın altındaki düzgünsüzlüklerin alt kaplama ile kamufle edilmesi halinde Cw değeri 0.045 düşüş gösterir. Ön ve arka camların eğik dizayn edilmesi, aracın iç kısmını etkileyen güneş ışığı miktarının artmasına neden olur. Bunun doğuracağı yüksek sıcaklık problemine çözüm olarak cam imalatçı firmalar renksiz iki ince cam tabakası arasına altın veya gümüş metalden mikron mertebesinde film sıvayarak güneşin görünür dalga boyundaki ışınlarını geçiren fakat enfraruj ışınlarını yansıtan camlar geliştirmişlerdir. Bunun maliyeti ise normal cam maliyetinin % 50 üzerindedir. Otomobil üzerindeki aerodinamik yapının yakıt sarfiyatı, araç dinamiği ve gürültü seviyesi üzerindeki etkileri bilinmektedir. Son zamanlarda otomobil dünyasındaki rekabetin artması özellikle satın alma eğilimlerinde önemli parametrelerden olan yakıt sarfiyatı konusunda çalışmaları öne çıkarmıştır. NCBS(New Car BuyersSurvey) anketleri sonuçlarına göre yeni araç satın alma sebepleri arasında yakıt sarfiyatı ilk 5 neden arasında yer almaktadır. Araç Cd (sürükleme katsayısı) değerinin artışı yakıt sarfiyatında da artışa neden olmaktadır. Şekil 3.4 te bu ilişki görülmektedir. Şekil 3.4 Sürükleme Katsayısındaki iyileştirmenin yakıt sarfiyatı üzerindeki etkisi(Stapleford, 1981) 1920’li yıllarda 0.8 seviyelerinde olan Cd değerleri 1960’lı yıllarda 0.45 değerlerine ve günümüzde 0.25 değerlerine kadar indirilebilmiştir. Prototip araçlarda bu değerler 0.2 değerlerin altına kadar da indirilebilmektedir.(Şekil 3.5). Cd değerlerinin yıllara göre durumu (Şekil 3.6) (a) ve (b) de görülmektedir. Şekil 3.5. Örnek prototip araçlarda Cd değerleri < 0.2 (a: C.N.R Prototype, b:Fioravanti Flair Prototype, (Buresti, 2004)) Şekil 3.6. Sürükleme katsayısının yıllara göre gelişimi (Hugho, 1998) Dirence en büyük katkıyı yapan bölüm , arka taraftaki ayrışma bölgesinden kaynaklanan direnç nedeniyle, taşıt arkasıdır. Direnç azaltma potansiyeli en çok bu bölgededir. Araç arka kısmındaki optimizasyonlar genel olarak dizayn optimizasyonları şeklinde olabildiği gibi son yıllarda vortex üreticileri (VG) çalışmaları da yapılmaktadır. Bu çalışmalarla Cd değerleri %10 seviyelerine varan iyileştirmeler gerçekleştirilmiştir. (Koike ve ark, 2004). Şekil 3.7 de örnek Mitsubishi aracı üzerinde uygulanan VG örneği ve Cd iyileştirilmesi görülmektedir. Şekil 3.7 Örnek Vortex ve Generator (VG) uygulaması (a) ve Cd iyileştirilmesi (b) (Kroike ve ark., 2004) 3.3 RÜZGAR TÜNELLERİ Havada hareket eden ya da bir hava akımının etkisinde kalan her türlü araç ve yapıların üzerine, aerodinamik kuvvet ve momentler etki eder. Bu kuvvet ve momentlerin bulunması, akım şeklinin ve yapısının belirlenmesi, tasarım açısından büyük önem taşır. Bu olguları belirlemek için uçuş denemeleri, balistik tüneller, yol denemeleri ve rüzgâr tünelleri gibi çeşitli deneysel yöntemler kullanılır. Uçak, helikopter, paraşüt, balon gibi hava taşıtları ile otomobil, kamyon, otobüs, motosiklet gibi kara taşıtlarının aerodinamik özelliklerinin incelenmesi; özellikle yüksek binaların hava akımına etkilerinin bulunması, çanak anten, kule, köprü, şemsiye, kask gibi cisimlerin hava ile etkileşimlerinin bulunması, fırtına ortamında dayanımların incelenmesi gibi pek çok deney rüzgar tünellerinde yapılabilir. Rüzgar tünelinde deneyi yapılacak cismin kendisi veya ölçekli modeli deneyin yapıldığı test odasına monte edilir,  istenen hızda rüzgar verilir, gerekli açı ayarlamaları yapılır, ölçüm sistemleri ile ölçümler alınır veya akımın incelenmesi için değişik tekniklerle akım görüntüleme testleri yapılır. Çeşitleri;  Hızlarına göre: Sesaltı hızlar için rüzgâr tüneli Ses hızına geçiş için rüzgar testi Sesüstü hızlar için rüzgâr tüneli   Çevrim tipine göre: Kapalı rüzgâr tünelleri Açık rüzgâr tünelleri Günümüzde rüzgar tünelleri tasarım biçimleri ve hız limitlerine göre değişik sınıflara ayrılırlar. Tasarım biçimlerine göre kapalı ve açık devre olmak üzere iki, hız limitlerine göre de ses altı, ses hızına geçiş ve ses üstü olmak üzere üç tür rüzgar tüneli vardır. Akım kalitesinin yüksek, enerji harcaması ve gürültüsünün az olması nedeniyle, kapalı devre sistemler daha avantajlıdır. Rüzgar tünellerinde genellikle duman testleri yapılmaktadır. Rüzgar tüneli testleri genellikle 00 yaklaşım açısıyla yapılır.(Hava tam aracın önünden gelmektedir. Yanal rüzgar bileşeni yoktur (b) Şekil 3.8. Eski bir rüzgar tüneli(1935)(a), Günümüzdeki bir rüzgar tüneli(b) Şekil 3.9. Rüzgar tünelinde test edilen bir otomobil 3.4. RÜZGAR TÜNELİNDE YAPILAN TESTLER 3.4.1 Yük Ölçüm Testi Aerodinamik yüklerin belirlenmesi gerektiğinde yük ölçüm testleri yapılır. Farklı hız, açı ve model konfigürasyonlarında modele etkiyen aerodinamik kuvvetleri bulmak için dış balans ve iç balanslardan faydalanılır. Tüm balanslar aerodinamik kuvvetlerin ölçülmesi için kullanılır ancak dış balans sistemi test odasının dışında yer alırken farklı çap ve kapasitelere sahip iç balanslar modelin içinde yer alır. Tüm balanslar 6 bileşenlidir. Test edilecek cismin geometrik ve aerodinamik özelliklerine göre hangi balansın kullanılacağına test öncesi yapılacak analizlere göre karar verilir. Genellikle alüminyum, çelik, kompzit veya ahşap malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır. Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak uygun tasarım ve doğrulama metotlarının kullanılması gerekir. Testin içeriğine göre model malzemesi seçimi için mühendislik çalışması yapmak gerekmektedir.   3.4.2 AKIM GÖRÜNTÜLEME TESTİ Akış özelliklerinin belirlenmesi ve görüntülenmesi gerektiğinde uygulanır. Akış özellikleri tespit edilerek varsa aerodinamik uyumsuzluklar bulunur. Bu uygulamada duman, yağ ve iplikçik metodu ile akım görüntüleme testleri yapılabilir. Genellikle alüminyum, çelik, kompozit veya ahşap malzemeler rüzgar tüneli modelleri ile kullanılır. Model üzerine etkiyen yerçekimi kuvveti ve aerodinamik kuvvetleri taşıyacak, test esnasında en az şekil değiştirecek ve herhangi bir şekilde bir parça kopması sonucu modele ve tünele zarar vermeyecek şekilde malzeme seçimi yapılarak uygun tasarım ve doğrulama metotlarının kullanılır. Akım görüntüleme testleri yapılacaksa modelin siyah renge boyanması gerekmektedir. Testin içeriğine göre model malzemesi seçimi için mühendislik çalışması yapmak gerekmektedir. 3.4.3 BASINÇ ÖLÇÜM TESTİ Basınç ölçme testi akışkan dinamik deneylerinin temel ölçümlerinden birisidir. Bu testte model yüzeyindeki yerel basınçların ölçümü sağlanır. Bu testte Basınca duyarlı boya (PSP(Pressure Sensitive Paint)) tekniği kullanılır. Basınca duyarlı boya (PSP), genellikle aerodinamik ortamlarda, hava basıncı ve yerel oksijen konsantrasyonunu ölçmek için bir yöntemdir. PSP yüzeyine lokal olarak uygulanan dış hava basıncına bağlı olarak farklı yoğunlukları, belirli bir dalga boyunun altında aydınlatma fluoresces boya benzeri bir kaplamadır. Burada model psp ile kaplanır ve fırına verilir, daha sonra model rüzgar tüneline yerleştirilir ve belirli bir dalga boyundaki led lambalar, boya içindeki duyarlı probu uyarır. Bu prob bir foton yayabilir veya mevcut oksijenle söndürülebilir. Buna göre CCD adı verilen kamera ile bilgisayar ortamına atılır ve yalancı renklendirmeyle basınç değişiklikleri belirlenir. Aerodinamik analizler hem sayısal CFD analizleriyle hem de deneysel olarak hava tünellerinde gerçekleştirilmektedir. Özellikle deneysel çalışmaların maliyetli oluşu nedeniyle son yıllarda CFD analizlerinin öne çıktığı görülse de mevcut türbülans modellerinin otomobil üzerindeki kompleks akışları analiz etmede yeterince etkin olmaması nedeniyle deneysel çalışmalar her zaman önemini korumuştur. Şekil (1.7)’de örnek Pininfarina 1:1 ölçek hava tüneli örneği görülmektedir. Çizelge (1.2)’de örnek Avrupa hava tünelleri ve teknik özellikleri görülmektedir. (Atlı, 1985) Şekil 3.10. Örnek Pininfarina Hava Tüneli (Torino, İtalya) Çizgelge 3.2. Örnek Avrupa Hava Tünelleri Teknik Özellikleri( Atlı, 1985) 3.5. AKIŞ VE ISI TRANSFERİ İÇİN KORUNUM DENKLEMLERİ Momentum, ısı ve kütle transferi işlemlerini tanımlamak için kullanılan denklemler Navier - Stokes denklemleri olarak bilinir. Bu kısmi diferansiyek denklemler 19. yy başlarında türetilmiş ve analitik olarak çözülememiştir. Fakat sayısal olarak çözülebilirler. Günümüzde ise bu denklemlerin çözüm, geliştirilen yazılımlarla hem de paket programlar yardımıyla yapılmaktadır. Navier stokes denklemleri süreklilik ve hareket denklemlerinden oluşan akışkanlar mekaniğinin temel denklemleridir. Newtonun ikinci kanunun sonsuz küçük bir kontrol hacmine uygulanmasıyla Newtonian bir akışkan için aşağıdaki navier stokes denklemleri türetilebilir. 3.5.1.Navier-Stokes Denklemleri Navier-Stokes denklemleri süreklilik ve hareket denklemlerinden oluşan akışkanlar mekaniğinin temel denklemleridir. Newton’un ikinci kanununun sonsuz küçük bir kontrol hacmine uygulanmasıyla Newtonien bir akışkan için aşağıdaki Navier- Stokes denklemleri türetilebilir. (3.3) (3.4) Burada V hız vektörünü, ρ yoğunluğu, τ gerilme tansörünü, g kütlesel kuvvetleri(yerçekimi), t zamanı, p basıncı göstermektedir. Denklem (3.3) kütlenin korunumu, denklem (3.4) momentumun korunumunu temsil etmektedir. Su sıkışmaz kabul edildiğinden yoğunluk sabittir. Bu nedenle (3.5) Böylelikle süreklilik ve momentum denklemi aşağıdaki forma indirgenir. (3.6) +∇τ+ρg (3.7) Yukarıdaki denklemler ayrıca tansör formatında aşağıdaki gibi ifade edilebilirler: (3.8) (3.9) Burada üç boyutlu akımlar için i j =1,2,3 değerlerini alır ve sırasıyla x,y,z doğrultularındaki akım bileşenleri temsil etmektedir. Yapılan çalışmada akışkan sıkışmaz ve Newtonien kabul edildiğinden gerilme tansörü, dinamik viskozite katsayısı μ ve şekil değiştirme hızları ile orantılıdır. (3.10) (3.11) Süreklilik ve momentum denklemleri kartezyen koordinatlarda daha açık biçimde yazılırsa Navier-strokes denklemleri aşağıdaki gibi gösterilebilir: (3.12) (3.13) (3.14) (3.15) Bu ifadelerde etki eden tek kütlesel kuvvet yerçekimi kuvvetidir. Dolayısıyla ifadelerdeki gx ve gy terimleri sıfıra eşittir. Bu denklem sistemine bakıldığında bilinmeyenler basınç p ve hız vektörünün üç bileşeni u, v, w olmak üzere dört adettir. Bununla birlikte sistemde bir süreklilik ve üç adet lineer momentum denklemi olmak üzere toplam dört adet denklem bulunmaktadır. Görüldüğü gibi sistemin bilinmeyen sayısı denklem sayısına eşittir. Buna karşın sıkışmayan, sabit viskoziteli akışkanlar için geçerli olan bu denklem sistemin genel bir çözümü yoktur. Ancak uygun başlangıç ve sınır şartları altında sayısal yöntemler ile çözülebilirler. Bunun için yoğunluk, viskozite ve kütlesel kuvvetleri(yerçekimi) bilinmesi gereklidir. Sonuç olarak denklem (3.13), (3.14) ve (3.15)’ten oluşan hareket denklemleri aşağıdaki gibi kapalı formda da yazılabilir. +ρg (3.16) Denklem (3.16)’ün fiziksel anlamı: Yoğunluk x ivme= birim hacim başına basınç kuvveti + birim hacim başına viskoz kuvvet + birim hacim başına kütlesel(yerçekimi) kuvveti şeklindedir. (3.17) Bu denklemlerde viskozite terimlerinin bulunmamasının yanında sınır koşulları da farklılıklar gösterir. Viskoz bir akışkanın katı bir sınırdaki hız vektörü sıfırdır. Bu da akışkanın katı madde sınırını ne geçebileceğini ne de bu sınır üzerinde kayabileceğini anlamına gelmektedir. Bununla birlikte viskoz olmayan (inviscid) bir akışkan, katı madde sınırını geçmemekte fakat bu sınır üzerinde kayabilmektedir. 3.5.2. Reynolds Ortalamalı Navier Stokes (RANS) Denklemleri Gerçek akışkanların hareketinde, akımın durumu Reynolds sayısına bağlı olarak laminer veya türbülanslı olabilmektedir. (3.18) Burada “V” ortalama hızı, “L” ise karakteristik boyutu göstermektedir. Reynolds sayısının büyümesi akımın çalkantıya karşı duyarlılığı gösterir ve açık kanal akımlarda laminer akımdan türbülanslı akıma geçiş için kritik Reynolds sayısı 500 olmaktadır. Birçok mühendislik problemi gibi baraj yıkılması akımı da oldukça türbülanslı bir yapıya sahiptir. Bununla birlikte çok karmaşık olan türbülanslı akımın yapısı matematiksel olarak tam çözülememiştir. Türbülanslı akım alanında herhangi bir noktada hız ve basınç gibi akım büyüklüklerinin şiddeti ve yönü zamana bağlı olarak gelişi güzel değişebilmektedir. Buna göre hız ve basıncın herhangi bir andaki değeri ortalama ve anlık sapmaların toplamı şeklinde yazılabilir. (3.19) Burada u, v, w, p hız ve basınca ait ortalama değerleri , u, v, w ve p ise bunlara ait anlık sapmaları temsil etmektedir Denklem (3.19)’de verilen u, v, w değerleri denklem (3.12)’da verilen süreklilik denkleminde yerine yazılacak olursa; (3.20) Bir Δt intervali için süreklilik denkleminin ortalaması alınırsa; (3.21) İfadesi bulunur. Denklem (3.21)’da ki ifade (3.20)’den çıkarılırsa; (3.22) Denklemi elde edilir ki ortalama hız bileşenleri ve türbülans hız sapınçlarının aynı süreklilik denklemini sağladığı görülmektedir. 3.5.3. Sıkışmayan Türbülanslı Akımda Hareket Denklemleri Navier-Stokes denklemlerinin x bileşeni ele alınıp denklem (3.19)’deki ifadeler denklem (3.13)’de yerine koyulursa; (3.23) Formülü elde edilir. Denklem (3.23)’de bir terimin zamana göre ortalaması alınırsa u’=0 olur. Böylece x doğrultusu için; (3.24) (3.24) denklemi y ve z doğrultuları içinde benzer şekilde yazılabilir. (3.25) (3.26) Elde edilen bu RANS denklemleri tansör notasyonu ile aşağıdaki biçimde gösterilebilir: (3.27) (3.28) (3.28) denklemi, denklem (3.11)’da verilen Navier-Stokes denklemleri ile karşılaştırıldığında ilave olarak ifadesi içerdiği görülmektedir. Bu ifade türbülanstan dolayı oluşan çalkantı(türbülans) gerilmelerini yada literatürdeki ismiyle Reynolds gerilmelerini temsil etmektedir. Reynolds Ortalamalı Navier-Stokes (RANS) denklemleri olarak bilinen bu denklemde akım büyüklükleri (hız, basınç) ortalama değerler ile ifade edilmektedir. Laminer akım durumunda Navier- Stokes denklemlerinde dört bilinmeyen ve dört denklem olmasına karşılık türbülanslı akım denklemlerinde (RANS) u, v,w terimlerinin eklenmesiyle bilinmekte sayının artması yeni denklemlerin kullanılmasını gerektirmektedir. Bu yeni denklemler türbülans modelleriyle elde edilir. Denklem sayısının bilinmeyen sayısına eşitlenmesine kapatma (closure) işlemi denilmektedir. Kapatma işleminin nasıl yapılacağı konusunda henüz bir fikir birliği oluşmadığından değişik türbülans modelleri kullanılmaktadır. Bu denklemlerdeki türbülans gerilme terimleri ,μ ile ölçülen moleküler vizkoziteye benzer şekilde μ1 katsayısı ile ölçülen ve türbülans(eddy) viskozitesi olarak adlandırılan yeni bir viskoziteden kaynaklanmış gibi düşünülebilir. Bu amaçlar Türbülans gerilmelerini Reynolds gerilmeri ) ve denklem (3.10)’deki τij laminer vizkozite gerilmelerini göstermek üzere, denklem (3.28) gerilmeler cinsinden yeniden yazılacak olursa (3.29) (3.30) Denklemi ortaya çıkar. Görüldüğü gibi RANS denklemlerinde toplan gerilme laminer ve türbülans gerilmelerinin toplamı şeklinde yazılabilir ( τt=τ+τ’). Genellikle ele alınan türbülans modellerinde Reynold gerilmeleri τij için denklemlerdeki diğer terimlerin bir fonksiyonu olarak ele alınan ampirik ifadeler kullanılmaktadır. Bu modellerden Boussinesq hipotezi yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu hipoteze göre Reynold gerilmeleri vizkoz gerilmelere benzer biçimde ortalama hız gradyanlarıyla ilişkilendirilir. (3.31) Burada μt türbülans viskozitesini göstermektedir ve dinamik vizkozite μ gibi akışkanın fiziksek bir özelliği olmayıp, akımdaki hız çalkantılarına bağlıdır. Başka bir ifade ile aynı akışkan için farklı akım koşullarında değişik değerler almaktadır. Dolayısıyla zamana bağlı RANS denklemlerinin çözülebilmesi için μt türbülans viskozitesi değerinin hesaplanması gereklidir. Bu da farklı türbülans modelleri yardımıyla gerçekleştirilmektedir. Türbülanslı akışlar, kontrol hacmindeki cidarların (duvarların) varlığından önemli ölçüde etkilenirler. Bir cidar bölgesinde (vizkoz alt tabaka) toplam kayma gerilmesi neredeyse sabittir ve toplam kayma gerilmesi cidar kayma gerilmesine eşittir. Toplam kayma gerilmesi, τt sadece cidar yakınında ince bir bölgede sabittir. Ve cidardan uzaklaştıkça azalır. Cidar üzerinde ortalama hız bileşenleri ve bunlara ait çalkantı hızları sıfır değerini alırlar. Ayrıca çalkantı hızlar cidar yakınında da son derece küçüktürler. Bu nedenle cidara yaklaştıkça türbülans kayma gerilmesi ortadan kaybolur ve viskoz kayma gerilmesi cidar kayma gerilmesine eşit olur. Bu bölgede akım, laminer akım karakterini gösterdiğinden , laminer yada viskoz alt tabaka olarak adlandırılır. Akım, bu tabakanın üzerinde türbülans karakterinin gösterir ve çalkantılar görülür. Laminer vizkozite ile birlikte türbülans vizkozitesi de etkisini gösterir ve viskoz alt tabakadan uzaklaştıkça etkisini artırır. Dolayısıyla cidardan uzaklaştıkça viskoz alt tabakadan uzaklaştıkça etkisini atırır. Dolayısıyla cidardan uzaklaştıkça viskoz kayma gerilmesi düşerken türbülans kayma gerilmesi yükselir. Belli bir yükseklikten sonra viskoz gerilmesi türbülans gerilmesi ile karşılaştırıldığında çok küçük bir değerde kalacağı için ihmal edilebilir. Bu nedenle cidara yakın bölgelerin sayısal olarak yeterli hassasiyette çözümlenmesi büyük önem taşımaktadır. Bunun için bu bölgede ağ aralıklarının oldukça sık seçilmesi gereklidir fakat özellikle üçboyutlu ve büyük ölçekli problemlerde bu durum bilgisayar gücüne duyulan gereksinimi arttırır. Diğer bir alternatif de cidar bölgesindeki akım için hız dağılımı bilinen bir duvar fonksiyonu (wall function) kullanmaktır. Sonuç olarak türbülanslı akımda hareket denklemleri, sınır tabakası içinde veya dışında, denklem sayısından daha fazla sayıda bilinmeyen (Reynolds gerilmeleri) içerdiği için denklemlerin çözümü ancak Reynolds gerilmelerinin bir başka yoldan bulunup bu denklemlere yerleştirilmeleri ile mümkündür. Reynolds gerilmelerinin elde edilmesi için Boussinesq, Prandtl ve Von Karman’ın geliştirmiş olduğu ve çok az hesaplama gerektiren basit ampirik kanunların yanında, sayısal yöntemler yardımıyla günümüzde daha karmaşık türbülans modelleri kullanılmaktadır (Örs, 1994). Yapılan çalışmada, baraj yıkılması akımlarının 2 ve 3 boyutlu modellemesi için RANS denklemleri kullanılmıştır. Kapatma işlemi amacıyla yaygın bir kullanıma sahip olan ve doğruluğu denenmiş modellerden biri olan k-ε türbülans modeli kullanılmıştır. 3.6. HESAPLAMALI AKIŞKANLAR DİNAMİĞİ Mühendislik hesaplamalarında, akışkan davranışının doğru tespit edilmesi oldukça önemlidir. Analitik yöntemlerle direkt olarak hesaplanamayan kompleks modellerde, ısı transferi, basınç kayıpları, akış hızları gibi verilerin nümerik yöntemlerle, parçanın tasarım aşamasında iken belirlenmesi, zaman ve maliyet açısından üreticiye önemli avantajlar sağlamaktadır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (Computational Fluid Dynamics-CFD), ilgili alanda detaylı hesaplamaların yapılabildiği, akış alanı ve diğer fiziksel detayların gösterilebildiği, bilgisayar tabanlı bir mühendislik yöntemdir. CFD analizlerinin sonuçları, Simülasyon Tabanlı Ürün Tasarım sürecinde ürünün çalışmasını, varsa problemleri bilgisayar ortamında simüle etmeye ve ürün performansını optimize etmekte önemli faydalar sağlar. Mühendislik hesaplamalarında, akışkan davranışının doğru tespit edilmesi oldukça önemlidir. Analitik yöntemlerle direkt olarak hesaplanamayan kompleks modellerde, ısı transferi, basınç kayıpları, akış hızları gibi verilerin nümerik yöntemlerle, parçanın tasarım aşamasında iken belirlenmesi, zaman ve maliyet açısından üreticiye önemli avantajlar sağlamaktadır. Problemlerdeki momentum, ısı ve kütle transferi işlemlerini tanımlamak için kullanılan denklemlerin çözümü, geliştirilen yazılımlarla hem de paket programlar yardımıyla yapılmaktadır. HAD (Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği) kodları içinde bu denklemlerin çözümü farklı yöntemlerle yapılır. Projede kullanılan ANSYS programı sonlu hacimler yöntemine göre çözüm üretir. Bu teknikte çözüm alanı kontrol hacmi olarak adlandırılan küçük bölümlere ayrılır. Denklemler her bir kontrol hacmi için ayrıklaştırılarak iteratif olarak çözülür. Sonuç olarak her kontrol hacmindeki değişkenler tüm akış alanı içinde baştan sona tespit edilir. Böylece akışın davranışı tespit edilmiş olunur. HAD analizlerinde takip edilecek yöntem aşağıdaki gibidir: Problemin tanımlanması ve problem hakkındaki ilk düşünceler Geometrinin tasarlanması Oluşturulan geometri üzerinde çözüm alanının ayrıklaştırılmas( ağ yapısı oluşturma, meshing) Gerekli sınır koşullarının ve malzeme özellikleri gibi verilerin girilerek sayısal çözümün uygulanması Analiz sonrası problemin yorumlanması 3.6.1. HAD Tarihi Bilgisayar, akışkanlar mekaniği problemlerini çözmek için uzun yıllar önce kullanılmaya babşlanmıştır. Bunu için geçmişte çok genel amaçlı yazılım ve özel kodlar yazılmıştır. 1970'lerin ortalarında kompleks matematiksel denklemleri çözmek için algoritmalar geliştirilmeye başlandı. HAD çözücüleri de bu dönemde geliştirilmiştir. 1980' lerde akışkanlar mekaniğinin geniş çalışma alanı araştırmacıların dikkatini çekti ve yüksek performanslı bilgisayar ihtiyacı doğdu. Bilgisayarların pahalı olması nedeniyle HAD o dönemde sadece enstitü ve laboratuvarlarda kullanılabiliyordu. Bilgisayar alanındaki son gelişmeler, grafik kartları ve işlemcilerde yaşanan gelişmeler, bir HAD analizini çok makul sürelerde gerçekleştirilebilir kıldı. Böylece ürün geliştirme maliyetlerini düşürmede çok önemli bir rol oynadı. Bilgisayar teknolojisindeki gelişmelere paralel olarak ileri çözücülerin de geliştirilmesiyle HAD endüstride vazgeçilmez bir tasarım aracı olarak yerini aldı. Bugün akışkanlar mekaniği ve ısı transferi problemlerinde HAD, hem üniversitelerde araştırma amaçlı hem de endüstride güçlü bir tasarım doğrulama aracı olarak sık sık kullanılmaktadır. 3.6.2. ANSYS FLUENT PROGRAMI Fluent sonlu hacimler yöntemini kullanan bir Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (HAD) yazılımıdır. 1983' ten bu yana dünya çapında bir çok endüstri dalında kullanılan ve günden güne gelişerek tüm dünyadaki HAD piyasasında en çok kullanılan yazılım durumuna gelen Fluent, en ileri teknolojiye sahip ticari HAD yazılımı olarak kullanıcılarının en zor problemlerine kolay ve kısa sürede elde edilen çözümler sunmaktadır. Fluent, genel amaçlı bir HAD yazılımı olarak, otomotiv endüstrisi, havacılık endüstrisi, beyaz eşya endüstrisi, turbomakine (fanlar, kompresörler, pompalar, türbinler v.b.) endüstrisi, kimya endüstrisi, yiyecek endüstrisi gibi birbirinden farklı bir çok endüstriye ait akışkanlar mekaniği ve ısı transferi problemlerinin çözümünde kullanılabilir. Kolay kullanımı ve basit menüsüyle ANSYS- Fluent, ürün performansını ürün henüz tasarım aşamasındayken ölçme, performansı düşüren etkenleri detaylı bir şekilde tespit ederek yine bilgisayar ortamında giderme ve piyasaya iyileştirme işlemleri tamamlanmış son ürünün verilmesi sağlayarak kullanıcısının zorlu rekabet şartlarında emsallerinden bir adım önde olmasına katkıda bulunur. Fluent, sahip olduğu ileri çözücü teknolojisi ve bünyesinde barındırdığı değişik fiziksel modeller sayesinde laminer, geçişsel ve türbülanslı akışlara, iletim, taşınım ve radyasyon ile ısı geçişini içeren problemlere, kimyasal tepkimeleri içeren problemlere, yakıt pilleri, akustik, akış kaynaklı gürültü, çok fazlı akışları içeren problemlere hızlı ve güvenilir çözümler üreterek, AR-GE bölümlerinin tasarım esnasındaki en güvenilir aracı olmaya adaydır. 4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI 4.1. GEOMETRİK MODELİNİN OLUŞTURULMASI Ahmed basitleştirilmiş araç modeli Şekil de görülmektedir. 1044 mm boyunda, 389 mm genişliğinde, 288 mm yüksekliğinde arkası 25-35 derece eğimli küt bir cisimdir. Yerden 50 mm yükseklikte konumlandırılmıştır. Bu çalışmada eğim açısı 25 derecedir. Şekil 4.1. Ahmed modelinin geometrik ölçüleri Şekil 4.2. Model Solidworks programında çizildikten sonra ANSYS-Workbench’e gönderilmiştir. 4.2. AĞ YAPISININ OLUŞTURULMASI (MESHİNG) Ağ yapısı ANSYS- Meshing programında üçgenler prizmasından oluşan hücrelerden meydana gelmiştir.Araç modelinin alt kısmında, ön kısmında ve modeli çevreleyecek şekilde etrafında eleman sayısı arttırılmıştır. Aracın ayak kısımlarına ve yüzeylerine fazladan eleman atanmıştır. Kontrol hacmindeki eleman sayısı ve düğüm sayıları şöyledir: Eleman sayısı : 2064539 Düğüm sayısı : 445293 Oluşturulan ağ yapısı (şekil 4.3.) teki gibidir. Şekil 4.3. Ağ Yapısının Oluştrulması 4.3. SINIR KOŞULLARININ GİRİLMESİ VE ÇÖZÜM Sayısal hesaplamalarda kullanılan giriş hızı U= 40 m/s , giriş türbülans şiddeti % 1 , çıkış bölgesi P= 0 Pa , üst ve yan duvarlar serbest kayar duvar , akışkan olarak 25 C0 hava kullanılmıştır. Araç yerden 50 mm yüksekliktedir ve araç altında hava akışı mevcuttur. Ayrıca hesaplamalarda k- türbülans modeli kullanılmıştır. Ahmed basitleştirilmiş araç modeli akışkan özellikleri Tablo 4.1. Sınır Koşulları Yoğunluk 1,116 kg/m3 Vizkozite 1,725 Pa s Isı iletim Katsayısı 0,02428 W/mK Özgül Isı 1003,8 J/kgK Şekil 4.4. Fluent programı arayüzü Çalışma ANSYS fluent te sınır şartları girilerek 600 iterasyon için çözdürülmüştür. İşlemci : İntel Core i5 2.40 GHz RAM : 8 GB Analiz süresi : 8 saat 4.4. ARAŞTIRMA SONUÇLARI Analiz sonuçlarına göre moment, kaldırma ve sürükleme grafikleri şekillerdeki gibidir. Sonuçlara bakıldığında aslında 200-250 iterasyonun yeterli olduğu görülmüştür. Şekil 4.5. Moment Katsayısı Şekil 4.6. Kaldırma Katsayısı Şekil 4.7. Sürüklenme Katsayısı 5. TARTIŞMA Cd değerini azaltma çalışmalarının sonucu olarak şu söylenebilir . Geliştirilen farklı önlemler sayesinde direnç kaybı oldukça düşürülebilmiştir ve hatta daha da düşürülebilir ancak bu amaç için uygulanacak ilave önlemlerin doğurabileceği maliyet artışı Cd değerinin küçültülmesi sonucu ortaya çıkacak avantajı aşacağından bu gibi önlemler şimdilik sadece deneme, geliştirme ve yarış gibi özel amaçlı araçlara uygulanabilmektedir. Binek otolarında Cd değeri 0.25 ile 0.6 arasında değişirken bu tür numunelerde Cd değeri 0.20'ye düşebilmektedir Burada bizim için aerodinamik kuvveti etkileyen parametre olarak sürükleme kuvveti katsayısına baktığımızda 0.283 bulunduğu görülür. Günümüzdeki sürüklenme direncine baktığımızda gayet uygun bir değerdir. 6. KAYNAKLAR 1. Ahmed, S.R., Ramm, G., 1984, Salient Features of the Time - Averaged Ground Vehicle Wake, SAE - Papaer 840300 2. Gillieron, P., Leroy, A., Aurun, S., Audier, P., 2010 Influence of the Slant Angle of 3D Bluff Bodies on Longitudinal Vortex Formation, Journal of Fluids Engineering, Vol. 132/051104-1 3. Aider., J., Franck, J., Beaudoin, O., Wesfreid, J.E., 2010, Drag and lift reduction of a 3D bluff body using active vortex generator 48:771-789 4. Fourrie, G., Keirsbulck, L., Labraga, L., Gillie, P., 2010, Bluff - body drag reduction using a deflector, Exp Fluid (2010), DOI 10.1007/s00348-010-0937-6. 5. Strachan, R.K., Knowles, K., Lawson, N.J., 2007, The vortex structure behind an Ahmed reference model in the presence of a moving ground plane, Exp Fluids 42:659-669. 6. Gillieron, P., Kourta, A., 2010, Aerodynamic drag reduction by vertical splitter plate, Exp Fluids 48:1-16 7. Fares, E., 2006, Unsteady flow simulation of the Ahmed reference body usinga lattice Boltzman approach, Computers & Fluids 35 (2006) 940-950. 8. Kapadia, S., Roy, S., Wurtzler, K., 2003, Detached Eddy simulation over a Reference Ahmed Car Model, AIAA-2003-0857 9. Frohlich, J.,Terzi, D., 2008, Hybrid LES/RANS methods for the simulation of turbulent flows, Progress in Aerospace Sciences 44 (2008) , 349-377. 10. Rodi, W., 2006, DNS and LES of some engineering flows, Fluid Dynamics Research 38, 145-173 11. Altınışık, A., Binek araç modeli üzerindeki aerodinamik analizlerin sayısal olarak incelenmesi, T.C. Uludağ Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü, Doktora tezi 2013 12. ÇALIŞKAN, O., TOPRAK, G., ŞENCAN, G., FAZLA, T., Basitleştirilmiş araç modeli üzerinden akış, T.C Uludağ Üniversitesi Mühendislik - Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Lisans tezi.2012 13. İÇİNGÜR, Y., SOLMAZ, H., Düşük hızlı bir rüzgar tünelinde değişik otomobil modellerinin aerodinamik direnç katsayılarının belirlenmesi, Gazi Üniversitesi Mühendislik - Mimarlık Fakültesi Dergisi Cilt: 26, no:2, 455-460 2011 14. BOZKURT, B., ÜLKÜ, D., MUTLU, E., Basitleştirilmiş araçların aerodinamik tasarımı, T.C Uludağ Üniversitesi Mühendislik - Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Lisans Tezi 2012 15. SEMİZ, Ö., ÇAKARA, U., Bir otobüsün aerodinamik direncinin üç boyutlu analizi, T.C Uludağ Üniversitesi Mühendisli - Mimarlık Fakültesi Makine Mühendisliği Bölümü Lisans tezi 2014 16. http://tr.wikipedia.org/wiki/Aerodinamik_(otomobil) 17. http://www.tkscientist.8m.com/22aero.html 7. TEŞEKKÜR Maddi ve manevi desteklerini esirgemeyen değerli ailelerimize, arkadaşlarımıza, Uludağ Üniversitesi Sualtı Topluluğuna, evini bize açan Ulaş CEYLAN, Koray YAMAN’ a ayrıca her zaman yanımızda olan değerli hocamız Yrd. Doç. Dr. M. Özgün KORUKÇU 'ya teşekkür ederiz. 32