Experimental Investigation of the Flow Field of a Notchback and Estate Back Full-Scale DrivAer Model with Ground Simulation

Abstract

Computational Fluid Dynamics (CFD) methods are becoming increasingly important in the modern automotive design process, where the main objective is to predict the effect of geometry changes on drag and lift. To ensure the accuracy of the results, the methods and setups must be validated, using reliable experimental data from different geometries under identical boundary conditions. The DrivAer model allows the effects of these different geometric modifications to be analyzed with reduced complexity compared to a production car. Two geometry variants, the notchback and the estate back, were investigated in a full-scale wind tunnel including ground simulation. As the flow field of the notchback model has proven to be particularly difficult to reproduce in CFD, the experimental data presented focuses on this area. Additional investigations with the estate rear end configuration show the presence of a pronounced upwash from the underbody, resulting in an upward distortion of the wake of the vehicle. A strong dependence of the rear lift and drag on the diffuser angle is observed. For the present study, validation data were collected using different rakes, equipped with pitot-probes mounted directly on the model and on the traverse system of the wind tunnel. Die für das industrielle Umfeld interessantesten Konfigurationen sind dabei das Stufen- und das Vollheck. Die jeweiligen CFD-Tools müssen in der Lage sein, die durch die verschiedenen Heckformen induzierten Strömungsfelder hinreichend genau abbilden zu können. Um sich möglichst auf den Einfluss der Grundform des Fahrzeugs zu begrenzen, wurde zur Vereinfachung die Fahrzeugkonfiguration mit glattem Unterboden und geschlossenen Kühlluftein- und auslässen gewählt. Die für die Vergleichbarkeit von Prüfstandsversuch und Straßenfahrt wichtige Raddrehung wird mit berücksichtigt.

Es hat sich bereits gezeigt, dass die Konfiguration mit glattem Unterboden bei der Vollheckvariante zu einem nach oben ausgerichteten Nachlauf mit erhöhtem Luftwiderstand führt. Daher wird zusätzlich der Einfluss einer Spoilerlippe am Ende des Diffusors auf den Nachlauf des Vollhecks untersucht. Im Vergleich zur Änderung der Heckform muss der Einfluss einer solch kleinen Variation der Geometrie ebenfalls von den verwendeten CFD Methoden erfasst werden können und stellt einen weiteren Validierungsfall dar. Die Verfügbarkeit von Messdaten mit Bodensimulation und drehenden Rädern ist bisher nur eingeschränkt verfügbar und soll durch diese Arbeit ergänzt werden.