Aerodynamic Drag Reduction of a Platoon of Generic Tractor-Trailers equipped with Base Flaps under Realistic Boundary Conditions
Final Report Abstract
Das Forschungsprojekt "Aerodynamische Widerstandsreduktion einer Kolonne aus generischen Sattelzügen mit Luftleitblechen bei realistischen Randbedingungen" hat sich mit der experimentellen Untersuchung einer Kolonne generischer LKW-Modelle beschäftigt. Der Fokus liegt dabei auf dem Potential von passiver Strömungskontrolle zur Reduktion des aerodynamischen Widerstands der Fahrzeugkolonne. In diesem Fall sind Luftleitbleche oder Klappen zur passiven Strömungskontrolle eingesetzt worden, da diese aufgrund ihrer großen Effekte und Strassenzulassung in der EU inzwischen auch kommerziell erworben werden können und in der Praxis eingesetzt werden. Es hat sich in zuvor bearbeiteten Projekten gezeigt, dass Experimente in der Tiefwasserschlepprinne der TU Berlin eine sinnvolle Alternative zu „klassischen“ Windkanalmessungen darstellen. Zwei wesentliche Vorteile der Schleppversuche mit Modellen in Wasser sind zum einen das Erreichen deutlich höherer Reynoldszahlen und zum anderen die Relativbewegung zwischen ruhender Umgebung und bewegtem Modell. Für die in diesem Projekt durchgeführten Experimente erlangt der zweite Punkt eine wesentliche Bedeutung, da trotz der großen Länge der Kolonne homogene Randbedingungen für alle Modelle erreicht werden. Erste Untersuchungen haben eine Unabhängigkeit der aufgezeichneten Messwerte von Reynoldszahl und Eintauchtiefe der Modelle gezeigt. Die Steifigkeit der Modellhalterung wurde verifiziert. Die Einzelmodellmesswerte stimmen mit den Literaturwerten und älteren Messungen am Institut, mit und ohne passive Strömungskontrolle, überein. Anhand einer ausgedehnten Parameterstudie konnten allgemeine Trends von Kolonnen mit zwei und drei GETS-Modellen aufgezeigt werden. Literaturwerte zeigen, dass diese Trends stark mit der Frontgeometrie variieren. Für die in diesem Projekt verwendeten Modelle hat sich gezeigt, dass aus aerodynamischer Sicht eine zusätzliche Reduktion des Kolonnenwiderstandes mit Klappen möglich ist, jedoch das erste Fahrzeug tendenziell am meisten profitiert. Basierend auf den erhobenen Messdaten hat sich gezeigt, dass Ergebnisse mit Dreier-Kolonnen auch auf Kolonnen mit beliebig vielen Modellen übertragen werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse lassen sich gut für zukünftige Konzepte zur Energieeinsparung durch Luftwiderstandreduktion für LKW bei Kolonnenfahrten in Kombination mit Luftleitblechen verwenden.
Publications
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The Effect of Flow Control on the Wake Dynamics of a Rectangular Bluff Body in Ground Proximity. Exp Fluids, 58(8):106, 2018
Schmidt, H.-J., Woszidlo, R., Nayeri, C. N., & Paschereit, C. O.
