Large-eddy simulation of turbulent flow around a heavy vehicle

Abstract

Turbulent flow around a 1:8 scaled realistic heavy vehicle model is studied using large-eddy simulation to understand the effect of coherent vortical structures on aerodynamic drag, lift and side force. Detailed analysis of unsteady features of the flow field and turbulence statistics has been performed while effects of drag reduction devices on flow characteristics are investigated. The dominant frequency of drag and lift, Sr=0.322 is found to be in good agreement with the pressure variation at the frontal area of the vehicle container. The frequency, which is slightly higher than the Strouhal number corresponding to the truck length, is identified as a subharmonic of the frequency at the truck base. Results of the present study suggest that the two frequencies can be employed for designing an active flow control device to alleviate aerodynamic drag and instability.

본 연구에서는 1:8 비율로 축소된 실제적 형상을 갖는 화물차 주변의 고유한 와류 구조가 항력, 양력 및 측력에 미치는 영향을 알아보기 위하여 큰에디모사를 수행하였다. 큰에디모사를 통해 얻어진 유동장의 비정상 특성 및 난류 통계에 대한 분석이 수행되었으며, 항력 저감 장치가 유동장의 특성에 미치는 영향 또한 연구되었다. 항력 및 양력의 지배적인 주파수 Sr=0.322는 차량 컨테이너 전면 영역의 압력 변화와 잘 부합하는 것으로 나타났으며, 트럭 길이에 해당하는 Strouhal 수보다 약간 높은 주파수는 트럭 베이스에서 주파수의 하위 고조파로 식별되었다. 본 연구에서 도출된 이러한 두 가지 주파수는 공기역학적 항력과 불안정성을 완화하기 위한 능동적 공기저항 저감 장치를 설계하는 데 사용될 수 있을 것으로 기대된다.