Effect of rotating cylinder on the drag force of a road truck vehicle
Joint Authors
Abd Allah, Najdat Nashat
Ismail, Ala al-Din A.
Source
Issue
Vol. 17, Issue 3 (30 Jun. 2011), pp.636-646, 11 p.
Publisher
University of Baghdad College of Engineering
Publication Date
2011-06-30
Country of Publication
Iraq
No. of Pages
11
Main Subjects
Topics
Abstract AR
تم بحث في التأثير على مقاومة حركة جريان الهواء على نموذج شاحنة بواسطة السيطرة على انفصال الطبقة المتاخمة عن طريق حقن الزخم (momentum injection) باستعمال اسطوانة دوارة في الحافة العليا لمقدمة مقطورة الشاحنة بحثا عدديا، افترض الجريان بأنه مستقر غير انضغاطي غير مضطرب و كذلك ثنائي البعد، يمر فوق السطح العلوي للشاحنة.
جميع الظروف المتاخمة للشاحنة تعامل على أنها جدار ثابت عدا الاسطوانة الدوارة فأنها تعامل كجدار متحرك بسرعة دورانية معينة.
النموذج العددي يتضمن الجريان على صفيحة مستوية طولها (8 م) مع سرعة جريان داخلة متغيرة للسطح الحر (U∞) و التي تمثل سرعة الشاحنة نفسها و قيمها (40، 60، 90، 120) كلم / ساعة.
العملية تضمنت تغيير السرعة الدورانية و القطر للأسطوانة الدوارة مع كل مقدار من سرعة الجريان الحر(U∞) لتوضيح تأثير الدوران على مقاومة حركة جريان الهواء و توزيع الضغط في حقل الجريان، تم استخدام القطر بأبعاد (10، 20، 30، 40) سم مع سرعة دورا نية تتراوح بين (1000-5000) دورة بالدقيقة.
المعادلات الرياضية الرئيسية المستخدمة هي معادلات الاستمرارية، الزخم، و معادلة نموذج (ε-K) للاضطراب.
تم حل المعادلات عدديا باستخدام طريقة الحجوم المحددة (Finite Volume Method) مع الشبكة المزحفة (Staggered Grid) باستخدام خوارزمية (Simple Algorism).
تم بناء برنامج حاسوبي بلغة (90 FORTRAN ) لإنجاز الحل العددي.
النتائج العددية أظهرت بحصول انحسار مميز لمعامل مقاومة حركة جريان الهواء و يختلف باختلاف سرعة جريان السطح الحر(U∞) و كانت النسبة المئوية للانحسار للسرع (40، 60) كلم / ساعة تساوي % 80، % 77 بالتتابع و ذلك باستخدام سرعة دورانية بقيمة (4000) دورة بالدقيقة و قطر بقياس (30) سم، و النسبة المئوية للانحسار للسرعة (90) كلم / ساعة تساوي % 76، كذلك النسبة المئوية للانحسار للسرعة (120) كلم / ساعة تساوي % 60.
هذه النتائج أدت إلى تقليل تأثير مقاومة جريان حركة الهواء عن طريق تأخير ظهور عملية انفصال الطبقة المتاخمة و تحسين انحدار الضغط في حقل الجريان.
عملية مقارنة نتائج البحث مع النتائج العملية المتوفرة و النتائج التي تم الحصول عليها باستخدام برنامج (fluent) أعطت نتائج متقاربة.
Abstract EN
The effect on aerodynamic drag of a truck by controlling the boundary layer separation using a rotating cylinder on leading edge of the truck-trailer is investigated numerically.
The flow was assumed to be steady, incompressible, turbulent, and two-dimensional passing over the top surface of the truck.
The boundary condition for all the boundaries of the truck was set as well as the cylinder was treated as a moving wall with a specific rotational velocity.
The developed computational algorithm is tested for the flow over a flat plate (8m) long with various free stream inlet relative velocity (U∞) which are considered the same as truck velocity and has the values (40, 60, 90, and 120) km / h.
The effect of cylinder diameter (10, 20, 30, and 40), rotational speed (1000-5000 r.p.m) and free stream velocity on the aerodynamic drag and pressure distribution of the flow field were investigated.
The governing equations which used are the continuity, momentum, and the (K-ε) turbulence model.
These equations are approximated by using a finite volume method, with staggered grid and modified SIMPLE algorithm.
A computer program in FORTRAN 90 is built to perform the numerical solution.
The numerical results show that, the optimum cases for inlet free stream relative velocity (U∞) values( 40,60) km/h, a significant reduction of drag coefficient equal to 80 % and 77 % respectively was obtained by using a speed of rotation and diameter size equal to 5000 r.p.m and 40 cm, for (U∞) value( 90 )km / h a reduction equal to76 %, and for (U∞) equal to (120) km / h a reduction equal to 60% was obtained.
These optimum results lade to reduce the effect of the aerodynamic drag on the vehicle by delaying the separation zone of boundary layer and enhancing the pressure gradient of the flow field.
Comparison of the results with the available previous published experimental and fluent program results was investigated.
American Psychological Association (APA)
Abd Allah, Najdat Nashat& Ismail, Ala al-Din A.. 2011. Effect of rotating cylinder on the drag force of a road truck vehicle. Journal of Engineering،Vol. 17, no. 3, pp.636-646.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287810
Modern Language Association (MLA)
Abd Allah, Najdat Nashat& Ismail, Ala al-Din A.. Effect of rotating cylinder on the drag force of a road truck vehicle. Journal of Engineering Vol. 17, no. 3 (Jun. 2011), pp.636-646.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287810
American Medical Association (AMA)
Abd Allah, Najdat Nashat& Ismail, Ala al-Din A.. Effect of rotating cylinder on the drag force of a road truck vehicle. Journal of Engineering. 2011. Vol. 17, no. 3, pp.636-646.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-287810
Data Type
Journal Articles
Language
English
Notes
Includes appendix : p. 642-646
Record ID
BIM-287810