KÖZÚTI JÁRMŰVEK FORGÓ KEREKE KÖRÜLI ÁRAMLÁS JELLEMZŐI, MÓDSZER KIDOLGOZÁSA ÁRAMLÁSOK ELEMZÉSÉRE. TÉZISFÜZET Ph.D. fokozat elnyerésére

Átírás

1 BUDAPESTI MŰSZAKI ÉS GAZDASÁGTUDOMÁNYI EGYETEM GÉPÉSZMÉRNÖKI KAR ÁRAMLÁSTAN TANSZÉK Régert Tamás KÖZÚTI JÁRMŰVEK FORGÓ KEREKE KÖRÜLI ÁRAMLÁS JELLEMZŐI, MÓDSZER KIDOLGOZÁSA ÁRAMLÁSOK ELEMZÉSÉRE TÉZISFÜZET Ph.D. fokozat elnyerésére témavezető: Dr. Lajos Tamás konzulens: Michel L. Riethmuller BUDAPEST 2006.

2 Jelölésjegyzék Latin jelölések A Ω, A S [1/s] rendre örvényesség-, illetve deformációsebesség tenzorok, a sebességderivált tenzor rendre antiszimmetrikus, illetve szimmetrikus része A, B, E, L, R, C, S, G az áramkép elemzésénél örvények azonosítására szolgáló betűjelek D [m] a kerék átmérője H [m] a PIV mérések során alkalmazott üreg mélysége, illetve az 5. ábrán örvény jelöléseként szolgál k [m 2 /s 2 ] turbulens kinetikai energia r [m] lekerekítési sugár t [s] idő x, X [m] a koordináta rendszer áramlással párhuzamos irányának, tengelyének jelölése y, Y [m] a koordináta rendszer áramlásra merőleges irányának, tengelyének jelölése z, Z [m] a koordináta rendszer előző két irányára merőleges, tengelyének jelölése u [m/s] sebességvektor u, v, w [m/s] az áramlási sebességvektornak a koordináta rendszer rendre x-, y-, illetve z-tengellyével párhuzamos komponensei Q [1/s 2 ] a sebességderivált tenzor második skalárinvariánsa Görög jelölések ε [m 2 /s 3 ] λ 2 [1/s 2 ] ω [1/s] a turbulens kinetikai energia disszipációja a sebességderivált tenzor szimmetrikus és antiszimmetrikus részének négytetösszegeként kapott tenzor második sajátértéke specifikus disszipáció Rövidítések RANS PIV POD SST Reynolds-Átlagolt Navier-Stokes egyenletek Particle Image Velocimetry Proper Orthogonal Decomposition Shear Stress Transport 2

3 1. Előzmények Az elmúlt évtizedek során a közúti gépjárművek sebessége jelentősen megnövekedett. Az üzemanyagárak növekedése miatt egyre fontosabbá vált a járművekre ható légellenállás, a nagy sebességű utazás menetbiztonságának javítása érdekében pedig a felhajtóerő csökkentése. Az áramlási eredetű felhajtóerő csökkentése a járművek tömegének, így a talaj és kerekek közötti tapadási erő tervszerű csökkentése miatt bír nagy jelentőséggel. Ezért a járműáramlástanban a karosszéria fejlesztés területén igen gyors és látványos fejlődés indult meg. Ennek eredményeként a karosszéria felső része vonatkozásában a légellenállás és a felhajtóerő csökkentési lehetőségeket csaknem teljesen kimerítették. A karosszéria alatti résben, illetve a kerekek körül és a kerékházakban kialakuló áramlás befolyásolása ad még lehetőséget az ellenállás és felhajtóerő számottevő csökkentésére. 2. A kutatási feladat Az értekezés középpontjában a kerekek és kerékházak áramlási tere áll. A vonatkozó szakirodalom bemutatja, hogy a járművek légellenállása átlagosan 30%-kal, felhajtóerőtényezője 40%-kal növekszik a kerékház és kerék nélküli alapmodellhez képest, ha kerékházakat alakítunk ki és azokban kerekek forognak. Ahhoz, hogy az előbb említett jelentős ellenállás és felhajtóerő növekedést mérsékeljük, ismernünk kell az áramlás szerkezetét, az áramképet, valamint a járműre ható erők megoszlását a jármű felületén. A kerékházban és a kerék körül kialakuló áramlás háromdimenziós, határréteg leválással jellemzett, turbulens áramlás, amelynek elemzése az ismert méréstechnikák segítségével komoly korlátokba ütközik. A meglehetősen szerteágazó gyakorlati vonatkozások mellett az értekezés elméleti megfontolást, gondolatmenetet is tartalmaz. Az áramlástani méréstechnikában előforduló mérési módszerek nagy része a háromdimenziós, határréteg leválással jellemzett áramlások jellemzőinek vizsgálatára igen korlátozottan alkalmazható. A méréstechnikák közül a PIV (Particle Image Velocimetry) eljárás a legalkalmasabb erre a célra, amely egyidejűleg ad kvalitatív és kvantitatív képet az áramlás egy kétdimenziós szeletéről. A leválásos áramlások kisérleti vizsgálatánál jelentős szerepet kapnak az áramlás láthatóvátételi módszerek, amelyek ugyan csak kvalitatív képet szolgáltatnak, de hozzájárulnak az áramlás sajátosságainak megértéséhez. A kerékházban kialakuló áramlás elemzésére az utóbbi évtizedben igen gyorsan fejlődő numerikus szimulációt alkalmaztuk. Erre a célra szakirodalmi mérési adatokkal validált numerikus áramlástani modelleket hoztunk létre, amelynek segítségével gyakorlati és általánosítható, tudományos következtetések vonhatók le. Numerikus szimuláció segítségével betekintést nyerhetünk az áramlás teljes szerkezetébe, a felhajtóerők, ellenálláserők kialakulásának mechanizmusába, megérthetjük az áramlási jelenségeket, az egyes áramlási struktúrák szerepét. A kerékház teljes térfogatát leválási buborék tölti ki, amelyben a sebességek a karosszéria többi részénél jellemző sebességekhez képest kicsik. Ennek megfelelően numerikus szimuláció során a turbulenciát olyan modellekkel kell figyelembe venni, melyek alkalmasak a leválási buborékokban történő áramlás meghatározására is. A turbulencia modellezésének és a numerikus háló szerkezetének a számítási eredményekre gyakorolt hatását is elemeztük. 3

4 A háromdimenziós, határréteg leválással jellemezhető instacionárius áramlások elterjedten alkalmazott módszerekkel történő elemzése ugyanis nehezen értelmezhető eredményeket szolgáltat, amelyek birtokában az áramlás jellemzőit nem lehet megfelelő mértékben azonosítani. Az értekezésben olyan módszert dolgoztunk ki, amellyel a kerékházhoz hasonló geometriákban kialakuló, időben átlagolt, bonyolult sebességterek is áttekinthetők, megérthetők, így lehetővé válik a fejlesztési javaslatok kidolgozása e módszer felhasználásával. A pillanatnyi áramképeken található, az áramlásban meghatározó szerepet játszó, valóságos örvényeket, úgynevezett koherens struktúrákat a POD (Proper Orthogonal Decomposition) elnevezésű eljárás segítségével különíthetjük el az áramlásban megjelenő, kisebb jelentőséggel bíró pillanatnyi struktúráktól. Ennek az a gyakorlati jelentősége, hogy a tervezés, fejlesztés fázisában nemcsak az átlagos áramkép ismert, hanem információink vannak annak eredetéről, kialakulási folyamatáról is, ezért hatékonyabb tervezési megfontolásokat tehetünk. Az instacionárius áramlás sajátosságainak elemzésére alkalmazott POD eljárás eredményeiként kapott örvények és a valóságos áramlásban előforduló örvények között analitikus úton nem teremthető kapcsolat, a vonatkozó szakirodalomban mégis sokszor kétely nélkül vonnak le következtetéseket. A disszertációban fekete doboz elven alapuló eljárás segítségével vizsgáltuk meg, hogy a POD eljárás mely eredményei miként értelmezhetők áramlástani szempontból. Ehhez az eljáráshoz előre ismert, szintetikusan előállított áramképeket használtunk fel. Nagyobb Reynolds számok, vagy rosszabb térbeli felbontás esetén azt tapasztaltuk, hogy a hagyományos, a szakirodalomban tárgyalt POD eljárás nem alkalmas az áramlást leginkább jellemző örvények detektálására, ezért a módszert továbbfejlesztettük. Ennek eredményeként megfelelően megválasztott áramlástani jellemzők segítségével olyan esetben is detektálhatunk koherens struktúrákat, amelyben a POD hagyományos módon történő alkalmazásával már nem kapunk értelmezhető eredményt. A vizsgálat során alkalmazott áramlástani jellemzők segítségével az örvények geometriáján kívül azok további jellemzői (sebességprofil, örvényesség eloszlás, cirkuláció) is megismerhetők. 3. Az elvégzett feladatok Az egyedülálló kerék, valamint a kerékházban forgó kerék körül kialakuló áramlás szerkezetének elemzéséhez turbulens, átlagértékekben stacionárius áramlás feltételezése mellett a Reynolds-átlagolt Navier-Stokes (RANS) egyenletek segítségével határoztuk meg az áramképet: a sebességvektorokat, valamint a nyomáseloszlást az áramlási tér minden pontjában. A turbulencia modellezésére a leválásos áramlások számítására is alkalmas realizable k-ε, k-ω és SST k-ω turbulencia modelleket alkalmaztuk. A kerékházban kialakuló áramlás számítása esetén a falakon a tapadási törvény és a logaritmikus faltörvény érvényességét feltételeztük, az egyedülálló kerék körüli áramlás számítására pedig egy alacsony Reynods számra érvényes turbulencia modellt alkalmaztunk. Az értekezésben ismertetett kutatások során a FLUENT kereskedelmi szoftvert használtuk fel az áramlás numerikus szimulációjához, amely a differenciálegyenlet rendszert véges térfogatok módszerével oldja meg 4

5 Mivel a numerikus szimuláció eszközét kutatási célra használtuk fel, számításaink helyességét ellenőriznünk kellett egyrészt a numerikus paraméterek szempontjából (verifikáció), másrészt pedig a valóságos fizikai jelenség leírása szempontjából (validáció). A számítási eredmények ellenőrzésére a validáció során a szakirodalomban publikált mérési eredményekt használtuk fel. A numerikus szimulációk mellett szélcsatorna kísérleteket végeztünk a Drezdai Műszaki Egyetem kis sebességű-, valamint a Budapesti Műszaki és Gazdaságtudományi Egyetem Gépészmérnöki Karának Áramlástan Tanszékén található függőleges elrendezésű szélcsatornájában. A kísérletek mindkét helyen az egyedülálló, valamint a kerékházban forgó kerék körül kialakuló áramlás lézersík-, valamint olajfilm használatán alapuló láthatóvá tételére irányultak. a) b) 1. ábra A két vizsgált egyedülálló kerék geometriája a numerikus hálóval ábrázolva. a) lekerekített profilú kerék (r=0.1d, ahol D a kerék átmérője); b) éles profilú kerék A jelenség megértése és az alkalmazott numerikus áramlástani modell helyességének megállapítása érdekében először az egyedülálló kerekek körüli áramlás jellemzőit vizsgáltuk meg. Az egyedülálló kerék körüli áramlás szerkezetét a kerékprofil alakjának függvényében vizsgáltuk, mivel a profil hatását a vonatkozó szakirodalom nem kellő mélységben tárgyalja. A vizsgált két kerék geometriája a 1. ábrán látható. Mindkét kerék esetén megfigyeltünk egy, a kerék felső részén elhelyezkedő leválási buborékot, amelyet G-vel jelöltünk a 2. ábrán, amely az áramlás szerkezetét az (1) összefüggéssel definiált Q mennyiség állandó értékű felületeivel ábrázolja. 5

6 G a) b) 2. ábra A Q állandó értékű felületeivel történő áramkép megjelenítés lekerekített- (a)), valamint éles (b)) profilú kerék esetére Cd eles kerek l/s a) b) 3. ábra Ellenállástényező eloszlás a kerék tengelye mentén. a) számítás; b) mérés [1]. Az ábrán Wheel 1: lekerekített profilú kerék, Wheel 2: élesebb profilú kerék Ez az örvény a vonatkozó szakirodalomban publikált áramlási modellek között nem szerepelt u v w u v u w v w Q = A Ω A = S x y z y x z x z y (1) 2 T AΩ = sp( AΩAΩ ), (2) ahol u [m/s] a zavartalan áramlással párhuzamos (x-tengely irányú), v [m/s] a zavartalan áramlásra merőleges (y-tengely irányú), w [m/s] az előbbi két komponensre merőleges (z-tengely irányú) sebességkomponenst jelöli, A Ω az örvényesség tenzor (amelynek ij-edik eleme A Ω, ij = 1/ 2 ( u i / x j u j / x i ) ), a sebességderivált tenzor antiszimmetrikus része, A S 6

7 deformációsebesség tenzor (amelynek ij-edik eleme A S,ij = 1 / 2 ( u j / x i + u i / x j ) ), a sebességderivált tenzor szimmetrikus része. Az ellenállástényező kerék tengelye menti alakulását mutatja a 3. ábra. A szakirodalomban található publikációk ennek okára nem nyújtottak magyarázatot, ezért az értekezésben ezt szélcsatorna kísérletekkel és numerikus szimulációval is elemeztük. Az egyedülálló kerekek körüli áramlás elemzése után a kerékházban forgó kerék körüli áramlás vizsgálatára tértünk rá. Először a szakirodalomban publikált, kerékházban forgó kerekekre vonatkozó mérési eredmények segítségével validáltuk a számítási modellünket, majd szisztematikusan négy, egymástól eltérő geometriájú, azonban a közúti járművek áramlástani sajátosságait reprezentáló járműmodellt készítettünk (ld. 4. ábra). a) b) Y X Z Y X Z 2 c) 4 6 d) 4. ábra A kerékházban kialakuló áramlás vizsgálatához alkalmazott modellek A 4.a ábrán látható modell homlokfala különbözik a b és c ábrákon látható modellétől, azonban ez a modell szolgált a kerékház geometriájának áramlásra gyakorolt hatásának vizsgálatára. A 4.b ábrán látható modellt Fabijanic [2] készítette, amelyből a 4.c ábrán látható modellt hoztuk létre. Ez utóbbi modell numerikus szimulációs tekintetben kedvezőbb geometriának bizonyult, és az áramlástani sajátosságai nem térnek el a Fabijanic [2] modellétől (4.b ábra). A 4. ábrán látható négy járműmodell homlokfalának egymástól eltérő geometriája lehetővé tette a homlokfal, valamint a homlokfal és kerékház közötti távolság változtatás kerékházban kialakuló áramlásra gyakorolt hatásának elemzését. A négy különböző járműmodell kerékházában a közúti járművekre jellemző Reynolds szám tartományban és átlagos kerékház geometria esetén a módosított örvényváz módszer segítségével meghatároztuk a kerékházakban kialakuló áramkép szerkezetét (ld. 5. ábra). 7

8 5. ábra A kerékházban kialakuló áramlás örvényváz modellje A 4.a ábrán látható modell segítségével meghatároztuk a kerékház geometria megváltozásának a 5. ábrán látható örvénystruktúrára gyakorolt hatását. A 4.c ábrán látható, a közúti gépjárműveket áramlástani szempontból helyesen leíró járműmodellen kapott nyomáseloszlások felületi integrálásával meghatároztuk a modellt alkotó felületekre ható erőket és ezek megváltozásának módját a kerékházak kialakítása, valamint a forgó kerekek hozzáadásának hatására. A járműmodellek kerékházában kialakuló áramkép leírása és a rájuk ható erők meghatározása után az áramlás mélyebb megismerése érdekében jelentős mértékben egyszerűsített kerékház modell esetére instacionárius áramlásra is kutatásokat végeztünk. A kerékház modellben kialakuló instacionárius áramlásban létrejövő koherens struktúrák meghatározása volt a vizsgálat célja. Az instacionárius áramlás pillanatképeit szélcsatorna kísérletek segítségével egy H = 20mm mélységű és 4H, azaz 80mm hosszúságú nyitott üregben kialakuló áramkép, PIV (Particle Image Velocimetry) méréstechnika segítségével történő meghatározásával kaptuk. A mérési adatokat a koherens struktúrák detektálására alkalmas POD (Proper Orthogonal Decomposition) eljárás segítségével értékeltük ki. Mivel a POD eljárással kapott módusok mintázatai főként matematikai jellegűek, ezért szintetikus áramképek segítségével meghatároztuk a módusok mintázata és a valóságban előforduló örvények közötti kapcsolatot. A mérési eredményekből kapott pillanatnyi sebességmezők vektorainak komponenseire elvégzett POD analízis második módusát a 6.a, a λ 2 örvényjellemzőre elvégzett POD analízis második módusát pedig a 6.b ábra mutatja azonos áramlási esetre. A λ 2 jellemzőt definícióját kétdimenziós esetre a (3) összefüggés mutatja. u u v λ 2 = + (3) x y x A szintetikus áramképeken végzett vizsgálatok és a különböző áramlástani mennyiségekre elvégzett POD analízis eredményeként azt kaptuk, hogy a második és harmadik módusokon látható mintázatok jó közelítéssel a valóságban előforduló örvényekkel egyeznek meg. 2 8

9 a) b) 6. ábra a) a pillanatnyi u(r, t) sebességvektorok második POD módusa; b) a λ 2 örvényjellemző skalár második POD módusa Ennek alátámasztására a λ 2 mennyiség segítségével feltételes átlagolást végeztünk a 6.a ábrán látható, 1,5H és 2H közötti helyen lévő örvényt magába foglaló tartományra. A 7. ábra az 1,5H és 2H közötti helyen lévő örvény közepén áthaladó, vízszintes egyenes mentén a λ 2 örvényjellemző eloszlását mutatja a POD analízis, valamint a feltételes átlagolásból kapott eredmények alapján számolva. A kétféle módszer által adott igen hasonló λ 2 eloszlás, valamint a szintetikus áramképeken elvégzett vizsgálatok alapján arra következtettünk, hogy az első három POD módus mintázatai bizonyos körülmények között az áramlásban előforduló örvényekkel vannak kapcsolatban. A sebességtér és a λ 2 örvényjellemző mellett a POD eljárást alkalmaztuk a rot(u) örvényességre, valamint a P turbulens kinetikai energia produkciójára is. Ezek segítségével hasznos információkhoz jutottunk a kinetikai energia átlagáramképből a turbulens ingadozásokba történő transzportjának alakulásában (ld. 8. ábra) λ 2 [1/s 2 ] 7. ábra A λ 2 örvényjellemző eloszlása egy POD móduson látható örvényben (+), valamint a pillanatnyi áramképek feltételes átlagolása után ( ) 9

10 1. POD módus 2. POD módus 8. ábra A turbulens kinetikai energia produkciójának POD analízisekor kapott módusok mintázatai 10

11 ÚJ TUDOMÁNYOS EREDMÉNYEK ÖSSZEFOGLALÁSA TÉZISEKBEN 1. Tézis: Egyedülálló kerék körüli áramlás elemzése Numerikus modellt dolgoztam ki a mozgó talajon gördülő egyedülálló kerék körüli áramlás számítására (3.2 alfejezet). A modellt a szakirodalomban publikált mérési eredmények segítségével validáltam (4.1 alfejezet). Numerikus szimulációval és szélcsatorna kisérletekkel éles és lekerekített kerékprofil esetére meghatároztam a kerék felülete közelében kialakuló áramkép szerkezetét. Ennek eredményeként kiegészítettem a kerék körüli áramlásra a szakirodalomban publikált áramlási modellt egy (az értekezésben G-vel jelölt) örvénnyel, amely jelentős hatással van a kerék körül kialakuló áramlásra. Feltérképeztem az áramkép, valamint a felhajtó- és ellenálláserő közötti kapcsolatot, és magyarázatot adtam ezek változására a kerék szélessége mentén. (5. fejezet). 2. Tézis: Kerékházban forgó kerék körüli áramlás elemzése 2.1 Az áramvonalakkal történő áramkép megjelenítés, a folyadékrészek forgását kifejező és a dinamikailag jelentős örvényekben nagy értékű Q mennyiség, az össznyomáseloszlás, a kritikus pont elmélet, valamint a fali nyíróerővonalak együttes elemzésével, illetve alkalmazásával továbbfejlesztettem a bonyolult háromdimenziós áramlások örvényvázzal történő modellezésének módszerét. (6.1 alfejezet) 2.2 Létrehoztam egy numerikus áramlástani modellt egyszerűsített közúti jármű modell kerékházában forgó kerék körüli áramlás jellemzőinek számítására (3.2 alfejezet). A numerikus áramlástani modellt a szakirodalomban publikált mérések, valamint az általam elvégzett kísérletek segítségével validáltam (4.2 alfejezet). A modellel meghatároztam a kerékházban kialakuló áramlás jellemzőit, és a 2.1 altézisben ismertetett kiértékelő módszerrel a szakirodalomban fellelhető közleményeknél részletesebben ismertettem az áramkép szerkezetét. Megállapítottam, hogy átlagos méretekkel rendelkező kerékházban 8, az áramképet jelentősen befolyásoló örvény van (6.2.7 alfejezet). Ezek közül az örvények közül meghatároztam a dinamikailag jelentős struktúrákat. (6.2.6 alfejezet). 2.3 Négy, egymástól különböző, a közúti gépjárművek áramlástani sajátosságait modellező, egyszerűsített járműmodellen elvégzett vizsgálatok alapján a szakirodalomban publikált ismereteket pontosítandó megállapítottam, hogy a kerékházban kialakuló áramkép első sorban a kerékház geometriájának, valamint a jármű homlokfala és a kerékház közötti távolságnak a függvénye, a jármű karosszéria többi részének geometriájától, valamint a Reynolds számtól a szokásos értéktartományon belül gyakorlatilag független (6.2.6 alfejezet). Paramétervizsgálat útján meghatároztam az áramlási struktúra egyszerűsített gépjármű modell kerékház geometriától való függését. (6.2.5 alfejezet). 11

12 3. Tézis: Járműre ható erők elemzése 3.1 A közúti járműveket áramlástani szempontból reprezentatív módon leíró járműmodell körüli áramlás elemzésével a szakirodalomban fellelhető ismereteknél részletesebben meghatároztam a jármű különböző felületeire ható erőket kerék és kerékház nélkül és azok jelenlétében, valamint a kerékház nyílásainak különböző módon történő letakarása esetén. 3.2 Megállapítottam, hogy a felhajtóerő megnövekedésének kétharmadáért a kerékre ható felhajtóerő, fennmaradó részéért a keréknek a karosszéria alatti résben lévő része felelős azáltal, hogy megváltoztatja a karosszéria körüli áramlást. A kerékházban lévő áramlás a felhajtóerőt gyakorlatilag nem befolyásolja. (6.3 alfejezet) 3.3 Megállapítottam, hogy az adott, reprezentatív járműmodellen létrejövő ellenállás erő növekedés döntő (háromnegyed) részéért a kerék és a kerékház, a fennmaradó részéért pedig a karosszéria körüli áramlásnak a karosszéria alatti résbe nyúló kerék miatti megváltozása a felelős. A kerék és a kerékház által okozott ellenállás-növekedés közel kétharmada a kerékre, fennmaradó része pedig a kerékházra ható erők következménye. A jármű ellenállás növekedésének megközelítően felét tehát a kerékre, másik felét a kerékházra ható erő és a karosszéria körüli áramlás kerék miatti módosulása okozza. (6.3 alfejezet) 4. Tézis: Instacionárius áramlások vizsgálata 4.1 Szintetikus áramképek segítségével a szakirodalomban fellelhető ismereteket kiegészítve megállapítottam a POD (Proper Orthogonal Decomposition) eljárás által szolgáltatott módusokon látható áramképek és a szintetikus áramlás pillanatképein rögzített áramképek közötti kapcsolatot (7.4 alfejezet). A szintetikus áramképekre elvégzett POD eljárás által eredményezett módusok közül átlapolódó örvénypozíciók előfordulása esetén az első három módus mintázata hordozta a kiinduló teszt áramképeken látható struktúrák tulajdonságait. 4.2 Egyszerűsített kerékházat modellező üregben kialakuló, időfüggő áramlás jellemzőinek meghatározása érdekében PIV méréstechnikával végeztem méréseket (8. fejezet). A mérési adatok feldolgozása során a POD eljárást alkalmaztam az áramlásban létrejövő nagy kinetikai energiájú örvények detektálására. Javaslatot tettem olyan változók alkalmazására, amelyek segítségével a valóságos örvénystruktúrák leírhatók. Ezek a változók a zavartalan áramlásban közelítőleg zérus, örvényekben nagy értékekkel jellemezhetők (Q, λ 2, rot(u)). E javaslat helyességét a feltételes átlagolás módszerével igazoltam (8.3.3 alfejezet). 4.3 Az elemzés során megállapítottam, hogy amennyiben örvények detektálására alkalmazzuk a POD eljárást, akkor a 4.2 altézisben tárgyalt változók alkalmazásával a gyakorlatban előforduló áramlástani esetekben a módusok közül a legnagyobb energiatartalommal rendelkező fő módusok tartalmaznak fizikai információt (8.3.1 és alfejezet). Az általam vizsgált esetekben a POD eredményeként adódó módusok közül ezek a körülmények az első három módusra teljesültek, ami a 4.1 altézisben szintetikus áramképekre végzett elemzések eredményeként levont következtetéssel jó egyezést mutat. 12

13 (8.3.2 alfejezet). Megállapítottam, hogy az áramlás és különösen az örvények egyes sajátosságai megismerhetők az áramlás pillanatképeinek a POD eljárás segítségével történő feldolgozásával (8.4 alfejezet). AZ EREDMÉNYEK ALKALMAZHATÓSÁGA Az tézisekben összefoglalt eredmények a közúti járművek tervezési fázisában bírnak gyakorlati jelentőséggel. A kerékházban kialakuló áramkép szerkezetének ismerete segítséget nyújt a tervezőknek a kerékház geometriájának, valamint a jármű homlokfalának helyes kialakításában. A kerékházban kialakuló áramkép ismeretében hatékonyabbá tehető a féktárcsák hűtése, csökkenthető az esős időben a kerék által apró cseppekre porlasztott víz kerékházból való kihordása, így annak a környező járművekre való felhordása, valamint a karosszéria sárosodása. A jármű modellre ható erők elemzésének eredményei hatékony beavatkozási lehetőségeket adnak a jármű geometriáján az ellenállás- és felhajtóerő csökkentése érdekében. Az instacionárius áramlás elemzésével betekinthetünk az időben átlagolt áramképek kialakulásának mechanizmusába, jobban megérthetjük a lezajló folyamatokat. A koherens struktúrák áramlás alakulásában betöltött szerepének ismeretében hatékonyabb lehetőség nyílik az áramlás befolyásolására. FELHASZNÁLT IRODALOM [1] Fackrell, J. E., Harvey, J. K.: The flow field and pressure distribution of an isolated road wheel. Advances in Road Vehicle Aerodynamics, [2] Fabijanic, J.: An experimental investigation on wheel-well flows. SAE paper, 1996, A SZERZŐ PUBLIKÁCIÓI A DOKTORI ÉRTEKEZÉS TÉMAKÖRÉBEN Publikáció idegen nyelvű, nemzetközileg terjesztett, lektorált folyóiratban : [1] Régert T., Lajos T.: Numerical simulation of flow in wheelhouse of cars. Journal of Computational and Applied Mechanics, publikációra elfogadva Publikációk magyar nyelvű, lektorált folyóiratban: [2] Régert T., Lajos T.: Áramlás vizsgálata gépjármű kerékházában. Gép, LVI 2005/01, pp [3] Dr. Lajos T., Régert T., Dávid N.: Az áramlástan jelentősége autóbusz-karosszériák tervezésénél. Járművek GTE folyóirat, 49. évfolyam, október, ISSN , pp. 4-8 Publikációk idegen nyelvű lektorált konferencia kiadványokban: 13

14 [4] Régert T.: Numerische Untersuchung der Rad-Radhausströmung. Proceedings of Frühlingsakademie Conference March, Munich, Germany, pp [5] Régert T., Dr. Lajos T.: Numerical investigation of flow field past road vehicle wheel. Proceedings of Gépészet 2002 Conference, 2002, pp [6] Régert T., Dr. Lajos T.: Investigation of flow field past rotating wheels of cars. Proceedings of Conference on Modelling Fluid Flow pp [7] Régert T., Rambaud P., Riethmuller M. L.: Link between physics and POD modes. AVT 124 Recent Developments in Non-Intrusive Measurement Technology for Military Application of Model- and Full-Scale Vehicles, NATO meeting, Budapest, A publikáció elektronikus formátumban jelent meg, ezért oldalszámmal nem bír. Publikációk idegen nyelvű nem lektorált konferencia kiadványokban: [8] Régert T.: Source Modeling of Road Vehicles for Large Scale Environmental Simulations. Proceedings of MICROCAD 2003 conference, Miskolc, 2003, pp [9] Régert T., Rambaud P., Riethmuller M. L.: Extraction of Coherent Structures from Unsteady Flows by means of POD. Proceedings of MICROCAD conference, Miskolc, pp