Método de Optimización de Forma Aerodinámica de Superficies No Suaves para la Reducción de Arrastre Aerodinámico en una Minivan
Autores: Yang, Zhendong; Jin, Yifeng; Gu, Zhengqi
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2021
Acceso abierto
Artículo científico
2021
Método de Optimización de Forma Aerodinámica de Superficies No Suaves para la Reducción de Arrastre Aerodinámico en una Minivan
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Mecánica
Palabras clave
Arrastre aerodinámico
Método numérico
Cóncavos circulares
Reducción de arrastre
Objetivo de optimización
Variables de diseño
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 1
Citaciones: Sin citaciones
Para reducir la resistencia aerodinámica de una minivan, se aplican superficies no lisas en el diseño del panel del techo de la minivan. Se utiliza un método de dinámica de fluidos computacional (CFD) estable para investigar las características de la resistencia aerodinámica. La precisión del método numérico se valida mediante pruebas en túnel de viento. Se investigan numéricamente los efectos de reducción de resistencia de arreglos rectangulares, romboidales y de progresión aritmética para cóncavos circulares, y luego se elige el coeficiente de resistencia aerodinámica del arreglo rectangular con un mejor efecto de reducción de resistencia como objetivo de optimización. Se seleccionan tres parámetros, a saber, el diámetro D del cóncavo circular, el ancho W y la distancia longitudinal L entre los cóncavos circulares, como variables de diseño. Se lleva a cabo un diseño de 20 niveles de un estudio experimental utilizando un esquema de Hipercubo Latino. Las respuestas de 20 grupos de puntos de muestra se obtienen mediante simulación CFD, sobre la cual se elige un modelo de Kriging para crear el modelo sustituto. Se emplea un algoritmo genético multi-isla para encontrar la solución óptima. El resultado muestra que se pueden lograr efectos de reducción de resistencia máxima de hasta el 7.71% con un arreglo de cóncavos circulares rectangulares. Se discutió el mecanismo de reducción de la resistencia del techo con los cóncavos circulares. Los cóncavos circulares disminuyen la resistencia por fricción del techo y cambian las características del flujo del área de recirculación en el remolino de la minivan. El techo con los cóncavos circulares reduce la resistencia por presión diferencial en la parte delantera y trasera de la minivan.
Descripción
Para reducir la resistencia aerodinámica de una minivan, se aplican superficies no lisas en el diseño del panel del techo de la minivan. Se utiliza un método de dinámica de fluidos computacional (CFD) estable para investigar las características de la resistencia aerodinámica. La precisión del método numérico se valida mediante pruebas en túnel de viento. Se investigan numéricamente los efectos de reducción de resistencia de arreglos rectangulares, romboidales y de progresión aritmética para cóncavos circulares, y luego se elige el coeficiente de resistencia aerodinámica del arreglo rectangular con un mejor efecto de reducción de resistencia como objetivo de optimización. Se seleccionan tres parámetros, a saber, el diámetro D del cóncavo circular, el ancho W y la distancia longitudinal L entre los cóncavos circulares, como variables de diseño. Se lleva a cabo un diseño de 20 niveles de un estudio experimental utilizando un esquema de Hipercubo Latino. Las respuestas de 20 grupos de puntos de muestra se obtienen mediante simulación CFD, sobre la cual se elige un modelo de Kriging para crear el modelo sustituto. Se emplea un algoritmo genético multi-isla para encontrar la solución óptima. El resultado muestra que se pueden lograr efectos de reducción de resistencia máxima de hasta el 7.71% con un arreglo de cóncavos circulares rectangulares. Se discutió el mecanismo de reducción de la resistencia del techo con los cóncavos circulares. Los cóncavos circulares disminuyen la resistencia por fricción del techo y cambian las características del flujo del área de recirculación en el remolino de la minivan. El techo con los cóncavos circulares reduce la resistencia por presión diferencial en la parte delantera y trasera de la minivan.