| Abstract | U zadnjih nekoliko desetljeća u automobilskoj industriji se sve više pažnje posvećuje učinkovitosti vozila u smislu njihove potrošnje energije. Motivi su kroz povijest bili različiti, poput rasta cijene nafte u 80-im godinama prošloga stoljeća, no danas se pojavom električnih vozila i rastom ekološke svijesti sve više resursa i vremena ulaže u optimizaciju učinkovitosti novih vozila. Područje čijom se optimizacijom može napraviti značajan pomak u učinkovitosti potrošnje energije vozila je aerodinamika. Također, razvojem sigurnosnih sustava i sustava autonomije u novim i budućim vozilima, ukida se potreba za retrovizorima koji se u tom slučaju mogu zamijeniti kamerama ugrađenim u karoseriju automobila u slučaju da vozilo nije u potpunosti autonomno. Zadatak ovog rada bio je provesti numeričku simulaciju utjecaja retrovizora na ukupnu aerodinamičku silu koja djeluje na automobil. Geometrija je preuzeta sa interneta u STEP formatu i zatim prerađena u svrhu zadatka, pa su tako izrađena dva modela za potrebe numeričke simulacije. Jedan model predstavlja klasični električni automobil, dok su na drugom modelu uklonjeni retrovizori sa bočnih strana geometrije. Numerička simulacija provedena je u OpenFOAM-u, te su rezultati post-procesirani u Paraview-u. Prikazani su ključni presjeci geometrijske mreže i raspodjela fizikalnih polja brzina i tlakova na tim presjecima, isto kao i raspodjela tlaka na samoj površini automobila. Također je izračunat aerodinamički koeficijent otpora automobila za svaki od korištenih modela pomoću kojeg je prikazano poboljšanje u aerodinamičkoj učinkovitosti automobila bez retrovizora. Nakon toga je proveden pojednostavljen proračun utjecaja takve promjene u geometriji na potrošnju energije automobila. Prikazani su dijagrami snage potrebne za svladavanje aerodinamičke sile koju stvara pojedini model pri kretanju konstantnom brzinom na konstantnoj nadmorskoj visini, te ukupni utjecaj tih promjena na snagu potrebnu za pokretanje takvog vozila. S obzirom na to da utjecaj aerodinamike postaje značajan tek pri većim brzinama, dijagrami su prikazani za brzine od 70 do 150 kilometara na sat.U zadnjih nekoliko desetljeća u automobilskoj industriji se sve više pažnje posvećuje učinkovitosti vozila u smislu njihove potrošnje energije. Motivi su kroz povijest bili različiti, poput rasta cijene nafte u 80-im godinama prošloga stoljeća, no danas se pojavom električnih vozila i rastom ekološke svijesti sve više resursa i vremena ulaže u optimizaciju učinkovitosti novih vozila. Područje čijom se optimizacijom može napraviti značajan pomak u učinkovitosti potrošnje energije vozila je aerodinamika. Također, razvojem sigurnosnih sustava i sustava autonomije u novim i budućim vozilima, ukida se potreba za retrovizorima koji se u tom slučaju mogu zamijeniti kamerama ugrađenim u karoseriju automobila u slučaju da vozilo nije u potpunosti autonomno. Zadatak ovog rada bio je provesti numeričku simulaciju utjecaja retrovizora na ukupnu aerodinamičku silu koja djeluje na automobil. Geometrija je preuzeta sa interneta u STEP formatu i zatim prerađena u svrhu zadatka, pa su tako izrađena dva modela za potrebe numeričke simulacije. Jedan model predstavlja klasični električni automobil, dok su na drugom modelu uklonjeni retrovizori sa bočnih strana geometrije. Numerička simulacija provedena je u OpenFOAM-u, te su rezultati post-procesirani u Paraview-u. Prikazani su ključni presjeci geometrijske mreže i raspodjela fizikalnih polja brzina i tlakova na tim presjecima, isto kao i raspodjela tlaka na samoj površini automobila. Također je izračunat aerodinamički koeficijent otpora automobila za svaki od korištenih modela pomoću kojeg je prikazano poboljšanje u aerodinamičkoj učinkovitosti automobila bez retrovizora. Nakon toga je proveden pojednostavljen proračun utjecaja takve promjene u geometriji na potrošnju energije automobila. Prikazani su dijagrami snage potrebne za svladavanje aerodinamičke sile koju stvara pojedini model pri kretanju konstantnom brzinom na konstantnoj nadmorskoj visini, te ukupni utjecaj tih promjena na snagu potrebnu za pokretanje takvog vozila. S obzirom na to da utjecaj aerodinamike postaje značajan tek pri većim brzinama, dijagrami su prikazani za brzine od 70 do 150 kilometara na sat. |
| Abstract (english) | In the last few decades, the automotive industry has increasingly focused on the efficiency of vehicles in terms of their energy consumption. Motives have varied throughout history, such as the rise in the price of oil in the 1980s, but today the advent of electric vehicles and the rise of environmental awareness, more resources and time are being invested in optimizing efficiency of new vehicles. An area whose optimization can make a significant shift in vehicle energy efficiency is aerodynamics. Also, with the development of safety and autonomy systems in new and future vehicles, the need for rear-view mirrors is eliminated, because they can be replaced by cameras fitted to the car body if the car is not fully autonomous. The task of this paper wast to perform a numerical simulation of the influence of the rearview mirrors on the total aerodynamic force acting on the car. The geometry was downloaded in STEP format and hen reworked for the purpose of the task, so two models were created for the purpose of numerical simulation. One model is a classic electric car, while the other model has no side mirrors. Numerical simulation was performed in OpenFOAM and the results where post-processed in Paraview. The key sections of the mesh and the distribution of the velocity and pressure fields at these sections are shown, as well as the pressure distribution at the very surface of the car. The aerodynamic drag coefficient of the car was also calculated for each of the models used, showing the improvement in the aerodynamic efficiency of the car without the rearview mirrors. Subsequently, a simplified calculation of the effect of such a change in geometry on the energy consumption was carried out. The diagram of power required to overcome the aerodynamic force generated by an individual model at constant speed and altitude, and the diagram of the overall impact of these changes on the power required to drive such a vehicle are shown. As the impact of aerodynamics becomes significant only at higher speeds, diagrams are shown for speeds of 70 to 150 kilometers per hour.In the last few decades, the automotive industry has increasingly focused on the efficiency of vehicles in terms of their energy consumption. Motives have varied throughout history, such as the rise in the price of oil in the 1980s, but today the advent of electric vehicles and the rise of environmental awareness, more resources and time are being invested in optimizing efficiency of new vehicles. An area whose optimization can make a significant shift in vehicle energy efficiency is aerodynamics. Also, with the development of safety and autonomy systems in new and future vehicles, the need for rear-view mirrors is eliminated, because they can be replaced by cameras fitted to the car body if the car is not fully autonomous. The task of this paper wast to perform a numerical simulation of the influence of the rearview mirrors on the total aerodynamic force acting on the car. The geometry was downloaded in STEP format and hen reworked for the purpose of the task, so two models were created for the purpose of numerical simulation. One model is a classic electric car, while the other model has no side mirrors. Numerical simulation was performed in OpenFOAM and the results where post-processed in Paraview. The key sections of the mesh and the distribution of the velocity and pressure fields at these sections are shown, as well as the pressure distribution at the very surface of the car. The aerodynamic drag coefficient of the car was also calculated for each of the models used, showing the improvement in the aerodynamic efficiency of the car without the rearview mirrors. Subsequently, a simplified calculation of the effect of such a change in geometry on the energy consumption was carried out. The diagram of power required to overcome the aerodynamic force generated by an individual model at constant speed and altitude, and the diagram of the overall impact of these changes on the power required to drive such a vehicle are shown. As the impact of aerodynamics becomes significant only at higher speeds, diagrams are shown for speeds of 70 to 150 kilometers per hour. |
