numerical investigation of the effect of wheel rotational speed on the drag of a sport utility vehicle

Wheels and wheelhouses are known to contribute to around 25% of the aerodynamic drag of passenger cars. Wheel rotation influences the flow around and under the vehicle, often leading to a reduction in drag. To achieve better understanding of the drag-reducing phenomenon, its implications and the flow mechanisms that originate it, the effect of wheel rotational speed on the overall aerodynamic drag of a passenger sport utility vehicle has been investigated with steady CFD simulations, using OpenFOAM. The computational reproduction of a five-belt system domain allows the assessment of the role played by individual ground simulation measures on the drag-reducing effect. Velocity sweeps have been performed and the aerodynamic drag results are corroborated with flow field visualizations. Slick and grooved tire geometries with closed rims have been investigated and their rotation has been modelled with a tangential velocity component applied to their surface. Tire deformation is modelled with a formulation that provides velocity-specific shape deformation. Results show that the aerodynamic drag tends to decrease with increasing wheel rotational speed, provided rear wheel rotation is present.

È noto che le ruote e i passaruota contribuiscono a circa il 25% della resistenza aerodinamica delle autovetture. La rotazione delle ruote influenza il flusso intorno e sotto il veicolo, portando spesso a una riduzione della resistenza aerodinamica. Per comprendere meglio il fenomeno di riduzione della resistenza aerodinamica, le sue implicazioni e i meccanismi di flusso che lo generano, l'effetto della velocità di rotazione delle ruote sulla resistenza aerodinamica complessiva di un veicolo utilitario sportivo per passeggeri è stato studiato con simulazioni CFD stazionarie, utilizzando OpenFOAM. La riproduzione computazionale di un dominio di sistema a cinque cinghie consente di valutare il ruolo svolto dalle singole misure di simulazione al suolo sull'effetto di riduzione della resistenza aerodinamica. Sono stati eseguiti sweep di velocità e i risultati della resistenza aerodinamica sono stati corroborati da visualizzazioni del campo di flusso. Sono state studiate geometrie di pneumatici slick e scanalati con cerchi chiusi e la loro rotazione è stata modellata con una componente di velocità tangenziale applicata alla loro superficie. La deformazione del pneumatico è stata modellata con una formulazione che prevede una deformazione della forma specifica della velocità. I risultati mostrano che la resistenza aerodinamica tende a diminuire con l'aumentare della velocità di rotazione della ruota, a condizione che sia presente la rotazione della ruota posteriore.