ANALISI AERODINAMICA DEL MODELLO DRIVAER MEDIANTE SIMULAZIONI NUMERICHE

This thesis studies the aerodynamic behaviour of the generic DrivAer model in the Fastback setup with a smooth underbody. The work uses steady-state RANS simulations with the k-ω SST turbulence model in OpenFOAM. The entire analysis was run on a coarse hexahedral mesh of around 660,000 cells. The goal is to see if a simple, low-cost numerical setup can still capture the main wake features and overall aerodynamic trends. To better match real road conditions, tests at 30 m/s compare four combinations of wheel and ground boundary conditions. Because the wheels spin and the ground moves, the air meets less resistance at the front, which brings Cd down to 0.2854. The di!erence from the experimental target (Cd around 0.243) comes from the dissipation of the 660,000 cells; however, the model shows the expected drag reduction from wheel rotation, so this setup was chosen as the baseline. Looking at the flow around the car, drag clearly depends on the pressure difference between the high-pressure front end and the rear, where the flow separates. Looking at the Q-criterion, it can be seen two vortices spinning in opposite directions right off the rear glass, while the y+ values stay within the right range for wall functions across most of the car. When testing speeds from 20 to 50 m/s, the wake behind the car keeps its structure, and Cd stays at 0.28. The only real di!erence is an increase in y+ due to surface friction: at 50 m/s, the average y+ reaches 377, which is slightly above the normal limit for the wall functions. With a 10-degree crosswind, the wake turns to one side and loses its symmetry. The two rear vortices develop differently, and the pressure di!erence between the two sides creates a lateral force (Cs) that makes it harder to keep the car straight.

Questa tesi studia il comportamento aerodinamico del modello generico DrivAer nella configurazione Fastback con sottoscocca liscio. Il lavoro utilizza simulazioni RANS stazionarie con il modello di turbolenza k→ ω SST in OpenFOAM. L’intera analisi è stata eseguita su una mesh esaedrica grossolana (coarse mesh) di circa 660.000 celle. L’obiettivo è catturare le principali caratteristiche della scia e i trend aerodinamici generali. Per simulare meglio le condizioni reali su strada, i test a 30 m/s confrontano quattro combinazioni di condizioni al contorno per ruote e terreno . La rotazione delle ruote e il movimento del suolo modificano il campo di pressione e la struttura del flusso nella regione inferiore del veicolo, determinando una variazione della resistenza aerodinamica. Lo scostamento rispetto al dato sperimentale può essere associato alla limitata risoluzione della griglia e alle approssimazioni introdotte dalla modellazione numerica; in assenza di uno studio di indipendenza dalla griglia non è tuttavia possibile attribuirlo a una singola causa. Il modello però mostra la prevista riduzione della resistenza aerodinamica dovuta alla rotazione delle ruote, motivo per cui questa configurazione è stata scelta come base di riferimento (Baseline). Osservando il flusso attorno alla vettura, la resistenza dipende chiaramente dalla differenza di pressione tra il frontale ad alta pressione e la parte posteriore, dove il flusso si separa. Analizzando il Criterio Q, si possono notare due vortici che girano in direzioni opposte subito dopo il lunotto posteriore, mentre i valori di y+ rimangono nell’intervallo corretto per le funzioni di parete sulla maggior parte della vettura. Testando velocità da 20 a 50 m/s, la scia dietro l’auto mantiene la sua struttura e il Cd rimane a 0.28. L’unica vera differenza è un aumento di y+ dovuto all’attrito superficiale: a 50 m/s, l’y+ medio raggiunge circa 377, superando il range di riferimento adottato per il trattamento a parete e rappresentando quindi una limitazione della discretizzazione utilizzata. Con un vento laterale di 10→ (angolo di imbardata), la scia si sposta su un lato e perde la sua simmetria. I due vortici posteriori si sviluppano in modo diverso e la distribuzione asimmetrica di pressione genera una forza aerodinamica laterale.