Aerodynamic possibilities for heavy road vehicles virtual boat - - PowerPoint PPT Presentation

Aerodynamic possibilities for heavy road vehicles – virtual boat tail

Panu Sainio, Kimmo Killström, Matti Juhala AALTO University, School of Science and Technology Vehicle Engineering, Finland panu.sainio@tkk.fi

AALTO University, Finland?

¡Is ¡a ¡newly ¡created ¡university ¡from ¡the ¡merger ¡of ¡3 ¡ Finnish ¡universi8es: ¡the ¡Helsinki ¡School ¡of ¡ Economics, ¡the ¡University ¡of ¡Art ¡and ¡Design ¡ Helsinki ¡and ¡Helsinki ¡University ¡of ¡Technology ¡-­‑ ¡ all ¡leading ¡and ¡renowned ¡ins8tu8ons ¡in ¡their ¡ respec8ve ¡fields ¡and ¡in ¡their ¡own ¡right. ¡

Virtual boat tail

• Background ¡
• Mo8va8on ¡
• Concepts ¡
• 1:10 ¡scale ¡results ¡
• Conclusion ¡

Background

• Long ¡term ¡research ¡ac8vity ¡for ¡improving ¡vehicle ¡

efficiency ¡together ¡with ¡VTT ¡Technical ¡Research ¡ Centre ¡of ¡Finland ¡ ¡

• Yearly ¡about ¡2 ¡M.Sc ¡projects ¡for ¡this ¡
• Trucking ¡companies ¡oTen ¡medium-­‑small-­‑micro ¡
• Purchasing ¡or ¡leasing ¡vehicle ¡and ¡trailer ¡

separately ¡Need ¡for ¡detailed ¡as ¡well ¡as ¡rule ¡of ¡ thumb ¡technical ¡informa8on ¡

Aerodynamics – the role

• Tractor-­‑trailer ¡combina8on ¡= ¡2 ¡manufacturers ¡
• Trailers ¡can ¡be ¡na8onal-­‑made ¡do ¡to ¡dimensioning ¡

 ¡small ¡manufacturers: ¡from ¡very ¡conven8onal ¡ engineering ¡to ¡tailoring ¡ ¡

• Logis8cs, ¡power-­‑line ¡and ¡tyre: ¡role ¡easy ¡to ¡explain ¡
• Aerodynamics ¡oTen ¡neglected ¡or ¡not ¡valued ¡
• Remark: ¡trucks ¡fore ¡body ¡OK ¡= ¡factory ¡made ¡+ ¡

design ¡is ¡important ¡ ¡our ¡target ¡is ¡the ¡end ¡

Target

• Objec8ve: ¡raise ¡discussion ¡about ¡the ¡poten8al ¡
• f ¡aerodynamics ¡in ¡heavy ¡vehicles ¡in ¡Finland ¡ ¡
• Target ¡vehicles ¡long ¡distance ¡bus ¡and ¡a ¡vehicle ¡

combina8on ¡of ¡25.25 ¡meters ¡and ¡60 ¡ton. ¡ ¡

• The ¡concep8on ¡goal ¡for ¡the ¡truck ¡was ¡to ¡cut ¡the ¡

aerodynamic ¡coefficient ¡-­‑50% ¡ ¡it ¡was ¡agreed ¡ not ¡to ¡follow ¡normal ¡technical ¡and ¡economical ¡ characteris8cs ¡of ¡today’s ¡truck ¡engineering. ¡

Concept

• Demo ¡solu8on ¡to ¡improve ¡the ¡aerodynamic ¡

performance ¡of ¡the ¡rear ¡end ¡of ¡the ¡trailer ¡ ¡

• Based ¡on ¡flow ¡of ¡pressurized ¡air ¡through ¡the ¡

trailing ¡edges ¡of ¡the ¡trailer ¡

• Not ¡a ¡new ¡idea ¡in ¡terms ¡of ¡technology, ¡but ¡fact ¡

and ¡figures ¡are ¡needed ¡

• Called ¡virtual ¡boat ¡tail ¡

1:10 Models used

• Mod ¡1-­‑2-­‑3 ¡possibility ¡

for ¡trailing ¡edge ¡blow ¡

• Mod ¡4 ¡physical ¡boat ¡

tail ¡ ¡

• Front ¡end ¡shape ¡

same ¡

Matter of the length

• Ref ¡25,25m; ¡Mod ¡1-­‑2 ¡ ¡26,74m ¡= ¡only ¡+1,46m ¡ ¡
• Mod ¡4 ¡physical ¡boat ¡tail ¡31,74m ¡= ¡+6,49m ¡longer ¡
• Nozzle ¡gap ¡in ¡model ¡0.4mm ¡ ¡area ¡394 ¡mm^2 ¡

Different wind yaw β

• Modified ¡models ¡are, ¡as ¡expected, ¡significantly ¡

lower ¡than ¡the ¡reference ¡

• Mod ¡4 ¡is ¡-­‑76%: ¡but ¡it ¡is ¡so ¡extreme… ¡

Trailing edge blow (Mod 3) vs. real boat tail (Mod 4)

• Performance ¡is ¡iden8cal ¡but ¡the ¡advantage ¡for ¡

virtual ¡boat ¡tail ¡is ¡to ¡be ¡much ¡shorter. ¡ ¡

Trailing edge blow on-off

• Blue ¡line ¡is ¡model ¡itself ¡and ¡the ¡red ¡line ¡is ¡

model ¡with ¡trailing ¡edge ¡blowing ¡on ¡

• When ¡easy ¡ones ¡are ¡done ¡ ¡

Conclusions

• The ¡front ¡end ¡is ¡very ¡important ¡– ¡done ¡by ¡OEM ¡
• Trailer ¡has ¡separate ¡manufacturer ¡with ¡several ¡

trade-­‑off ¡for ¡volume, ¡cost, ¡easy ¡to ¡use ¡… ¡

• Role ¡of ¡aerodynamics ¡some ¡8mes ¡negleted ¡– ¡only ¡

some ¡85 ¡km/h… ¡

• Rear ¡end ¡of ¡the ¡trailer ¡focus ¡point ¡ ¡boat ¡tail ¡
• Virtual ¡boat ¡tail ¡by ¡trailing ¡edge ¡blow ¡is ¡short ¡and ¡

leaves ¡the ¡rear ¡open ¡