Rüzgâr tünelinde dedektiflik çalışması | Audi Türkiye
Audi Türkiye Tasarım
Rüzgâr tünelinde dedektiflik çalışması

Rüzgâr tünelinde dedektiflik çalışması

Audi aeroakustik rüzgâr tünelinde aerodinamik uzmanları Audi RS e-tron GT'nin şeklini mükemmelleştiriyor.

Metin: Bernd Zerelles − Fotoğraf: Robert Fischer − Video: graupause Okuma süresi: 9 min.

Audi aeroakustik rüzgar tünelindeki fanın yakından görünümü.

Audi aeroakustik rüzgâr tünelindeki fana baktığınızda ilk fark ettiğiniz şey, rüzgâr tüneli rotorundaki 20 kanadın her birinin ucu ile beton örtü arasındaki boşluktur. Birkaç şaşırtıcı santimetre. Bu verimsiz bir hassasiyet eksikliği mi? Audi'de Aerodinamik ve Aeroakustik Geliştirme Başkanı Dr. Moni Islam bu konuda güvence veriyor: "Fan 2.720 kW'lık maksimum güçte çalıştığında, merkezkaç kuvveti alüminyum kaplı kanatları gererek bu boşluğu neredeyse tamamen kapatır."

Rüzgar tüneli

O zaman herkes rüzgâr tünelini terk etmelidir. Sonuçta, saatte 300 km'ye varan rüzgâr hızına neden olan kuvvetler test bölümünde üretiliyor. "Beş metre genişliğindeki fanın 20 kanadı yavaşça dönmeye başlar. Dönen hava akışı ilk olarak fanın aşağı akış yönündeki statorun 27 kılavuz kanadı tarafından dengelenir. Hava, daha sonra iki köşeyi dönerek test bölümüne giderken özel olarak tasarlanmış döner kanatlar tarafından eşit olarak dağıtılır. Kanatların aşağısındaki ızgaralar, köşelerin ve fanın çevresinde kaçınılmaz olan büyük ölçekli türbülansı kırar. Hava, daha sonra akışı düzeltmek için bir petek tabakasından geçerek aşağı yönde büyük bir çökeltme odasına girer. Daha sonra, Audi RS e-tron GT'ye tam olarak istenen hızda ulaşmadan önce 5,5'lik bir daralma oranıyla nozül boyunca hızlandırılır.


Audi RS e-tron GT:kWh/100 km cinsinden güç tüketimi ortalama: 22,1–19,8g/km cinsinden CO₂ emisyonları ortalama: 0
Seçilen aracın donanımına bağlı olarak aralıklarla birlikte yakıt/güç tüketimi ve CO₂ emisyonları hakkında bilgiler.
Bu araç için sadece WLTP'ye göre tüketim ve emisyon değerleri bulunur, NEDC'ye göre değerler bulunmaz.
Belirtilen teknik özellikler yalnızca Almanya’da geçerlidir ve diğer bölgelerde uygulanamaz.


Close-up of the turning vanes in the Audi aeroacoustic wind tunnel.
Thomas Redenbach, Head of Aerodynamics & Aeroacoustics Development – Vehicle Projects at Audi.
Side view of the Audi RS e-tron GT in the wind tunnel.

Araç, üzerindeki aerodinamik kuvvetleri ölçen hassas bir terazi üzerinde durmaktadır. Tekerlekleri dört küçük kayış üzerinde durmaktadır. Aracın altındaki geniş bir kayış, tüm çalışma hızlarında yolun araca göre hareketini simüle eder. Buna ek olarak, aracın önündeki zeminde bulunan yüksek hassasiyetli ayarlanabilir delikli plakalar, hava akımının bir kısmını -sınır tabakayı- araca ulaşmadan önce çeker. Aerodinamikçiler, bu tasarımı "tam zemin simülasyonu" olarak adlandırmaktadır: Bu, aracın etrafında gerçekçi hava akışını sağlar. Ve eğer kulağa karmaşık geliyorsa, bunun nedeni gerçekten de öyle olmasıdır.


Dr. Kentaro Zens, the aerodynamicist responsible for the Audi RS e-tron GT, pointing to the underbody of the sports car.
Dr. Kentaro Zens ve Thomas Redenbach ölçüm değerlerini tartışıyor. Pencerenin arkasında Audi RS e-tron GT, rüzgâr tünelinin plenumu olarak bilinen yerde duruyor.

Mükemmel hava akışını elde etmek için büyük çaba sarf etmek

Audi RS e-tron GT'nin aerodinamik ve aeroakustik özelliklerinden sorumlu geliştirme mühendisi Dr. Kentaro Zens şunları söylüyor: "Yolda araç havanın içinden geçer. Burada, rüzgâr tünelinde ise tam tersi: Araç sabit duruyor ve biz de etrafındaki havayı mümkün olduğunca eşit bir şekilde yönlendiriyoruz. Bunun için çok çaba sarf ediyoruz. Sadece hava akışı araçla doğru bir şekilde etkileşime girdiğinde güvenebileceğimiz doğru ölçüm sonuçları elde edebiliyoruz."

 

Zens, operatörlerin rüzgâr tünelini düzenledikleri kontrol panellerinin yanındaki iş istasyonunda oturuyor. İlgili tüm verileri ekranlardan okuyabiliyor: Sürükleme katsayısı nedir, ön aks kaldırması ne kadar yüksektir, arka aks kaldırması ne kadar yüksektir, hangi rüzgâr hızında ve hangi kayış hızında?

 

Yanında Aerodinamik ve Aeroakustik Geliştirme - Araç Projeleri Başkanı Thomas Redenbach duruyor: "Rüzgar Tüneli Merkezi faaliyete geçtiğinde, aerodinamik için gerçek yol koşullarının zemin simülasyonunu bu derece sessiz aeroakustik işlevsellikle birleştiren dünya çapındaki ilk otomotiv rüzgar tüneli oldu."

 

Bugün rüzgâr tüneli, haftanın altı günü sabah 7.00'den akşam 10.30'a kadar iki vardiya halinde çalışıyor. Ve Dünya Çapında Uyumlaştırılmış Hafif Hizmet Araçları Test Prosedürü (WLTP) sertifikasyonu yasa koyucular tamamlandığında, kapasitesi sonuna kadar kullanıldı. Moni Islam şöyle diyor: "Bu rüzgâr tünelinin karmaşıklığı, uzun yıllardır her gün bizim için çalışan kardeş departmanımızın tam bağlılığını ve teknik uzmanlığını gerektiriyordu. WLTP değerlerinin kanıtı olarak yasa koyuculara onaylı rüzgâr tüneli verileri sunmamız gerektiğinden, rüzgar tüneli operasyonlarındaki meslektaşlarımız biz geliştiricilere günde 23 saatlik test süresi sağladılar."


Sürtünme katsayısını iyileştirebildiğimiz her sayı aracın sürüş menzilini artırıyor.

Dr. Moni Islam

Dr. Moni Islam, Head of Development Aerodynamics & Aeroacoustics at Audi, inside the noise-cancelling system of the wind tunnel.
Smoke flows along the body of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt} after passing the exterior mirror.
Workstation with two screens showing recordings from the wind-tunnel and measurement data.

Simülasyon, rüzgâr tünelinin yerini alamaz

Bununla birlikte, bilgisayar simülasyonları da aerodinamik gelişimde giderek daha önemli bir rol oynamaktadır. Hesaplamalı Akışkanlar Dinamiği (CFD) simülasyonu, akış modellerinin analizini ve görselleştirilmesini sağlamak için hava akışını bilgisayarda yeniden üretir. Peki neden rüzgâr tünelinde zaman alıcı ve pahalı çalışmalar yapılıyor? Thomas Redenbach: "Rüzgâr tüneli bizim günlük aracımız ve aynı zamanda simülasyondan elde edilen sonuçları doğrulamamızı sağlıyor. Simülasyonları geliştirmeye devam etmek istiyoruz ve geçerli ve doğru olduklarından emin olmak için hesaplamaları test sonuçlarına göre kontrol etmemiz gerekiyor."

 

Yine de bilgisayar simülasyonları gittikçe daha iyi hale geliyor ve giderek daha önemli hale geliyor. Kentaro Zens şöyle diyor: "Audi RS e-tron GT ile olağanüstü büyük miktarda simülasyon çalışması yaptık - dokuz milyon CPU-saatten fazla. Araçla birlikte rüzgâr tünelinde 150 saat geçirdim ki bu hiç de fazla bir süre değil. Karşılaştırma yapmak gerekirse, Audi R8 için bu süre 600 saatti." Bu sadece Audi RS e-tron GT tasarımının kalitesini değil, aynı zamanda geliştirme sürecinin önemli ölçüde daha kısa olduğunu da gösteriyor ki Audi bu yolu gelecek modellerinde de kullanmayı hedefliyor.

 

Moni Islam ekliyor: "Rüzgâr tüneli ve CFD aerodinamikçi için birbirini tamamlayan iki araçtır. Rüzgâr tüneli çok hassas ve hızlıdır, dinamik geliştirme sürecinde son derece verimli çalışmamızı sağlar. Simülasyon bize inanılmaz miktarda bilgi sağlıyor ancak modellerin hazırlanması ve sonuçların analizi açısından çaba gerektiriyor. Bu iki araçtan sadece biriyle, son teknoloji aerodinamik geliştirme mümkün olmazdı."


Aerodinamik optimizasyonun son yüzde 20'lik kısmına muazzam bir zaman ayırıyoruz.

Thomas Redenbach

Menzil açısından potansiyelden yararlanma

Audi RS e-tron GT gibi elektrikli araçlar için tüm paket aerodinamik açıdan avantajlar sunmaktadır (kapalı alt gövde bunun uygulandığı yerlerden sadece bir örnektir). Ancak Moni Islam'ın departmanındaki 31 kişilik aerodinamik araç geliştirme ekibinin karşılaştığı zorluklar giderek artıyor. Kendisi amaçlarını şöyle tanımlıyor: "Sürtünme katsayısını iyileştirebildiğimiz her sayı sürüş menzilini artırıyor."

 

Aerodinamikçiler; araçtaki bu potansiyeli, hassasiyetleri gösteren simülasyon sonuçları aracılığıyla tespit ediyor: Şeklin X noktasında geometriyi biraz değiştirirsem, bu hava akışını ne kadar etkiler? Ve sonra İslam'ın şu şekilde tanımladığı şey başlar: "Aerodinamik aynı zamanda titiz bir dedektiflik işidir çünkü havayı göremezsiniz. Rüzgâr tünelindeki terazinin verdiği değerlere dayalı analitik bir yaklaşım kullanarak sorunu daraltmaya çalışmanız gerekir."

 

Mühendisler bunu başarmak için hızlı prototipleme teknolojisi ile üretilen çeşitli ek parçalarla da çalışıyor. Başlangıçta, bileşenlerin geometrilerini tanımlamak için CAD tasarımları oluşturuluyor - örneğin ön aprondaki bir hava girişi. Model yönetimindeki meslektaşlar daha sonra bu ileri teknolojiyi kullanarak birkaç tane olabilen istenen varyantları bir test bileşenine dönüştürür. Bileşenlerin farklı varyantları daha sonra araç modeli üzerinde sırayla test edilir. Ölçümler sürükleme ve kaldırma katsayılarını verir. Bu sonuçlar daha sonra simülasyon sonuçlarının geçerli olduğundan emin olmak için tam olarak aynı konfigürasyonun CFD simülasyonları ile seçici olarak karşılaştırılır.


Thomas Redenbach and Kentaro Zens in discussion, standing under the raised Audi RS e-tron GT.
A hand indicates a plastic lip on the vehicle underbody.

Her sürükleme sayısı için dedektiflik çalışması

"Bir aracın aerodinamiğinin yüzde 80'ini zamanın yüzde 20'sinde geliştirebilirsiniz. Ancak biz aerodinamiğin son yüzde 20'lik kısmına muazzam bir zaman harcıyoruz - bir dizi küçük optimizasyon adımıyla sürtünme sayılarını azaltıyoruz." diyor Thomas Redenbach ve rüzgar tünelindeki dedektiflik çalışmalarını anlatıyor. "En üst kalitede sonuçlar elde etmek için bu kadar yüksek düzeyde özveri ve ayrıntılara dikkat gerekiyor."

 

Peki Audi RS e-tron GT'den sorumlu aerodinamik uzmanları için bu Gran Turismo'da hava akışı açısından en zor ayrıntı neydi? Kentaro Zens bir süre düşünüyor. "Birbirine bağlı dört kanal bileşenine sahip ön apron. Hava girişlere akıyor, içerideki kapak kapanıyor ve işte sorun o zaman başlıyor. Hava her yere kaçabilir ve bunu istemezsiniz. Burada hava akışını kontrol altında tutmak ve hassas bir şekilde ayarlamak kritik önem taşıyor. Araç güvenliği, parça mühendisliği, üretim ve montajdan meslektaşlarımın hepsi benimle çalışmak zorunda olduğu için bu büyük bir ekip çalışması."

 

Zens ayrıca tekerlek kemeri ile etkileşim halinde olan hava perdelerinin tasarımına da özel bir atıfta bulunuyor: "Audi tasarımcılarıyla haftalık bazda yakın bir koordinasyon içindeydik. Bunun sonucunda hava perdesi etrafında ön uçtan yana doğru optimum aerodinamik geçiş sağlandı ve bu da tutarlı bir tema olarak genel tasarıma sorunsuz bir şekilde uyum sağladı. Audi RS e-tron GT ile ilgili her şeyin bir işlevi ve amacı var. Bu gerçek bir işlevsellik ve araçta gerçekten hoşuma giden bir şey."


Smoke flows through the air curtain to the wheel arch of the Audi RS e-tron GT{ft_rs-e-tron-gt}.

Aerodinamiğin amacı tasarımı kolaylaştırmaktır.

Dr. Kentaro Zens

Bir başka örnek de onun kalbine yakın: arka lambaya entegre edilmiş keskin kenar. "Audi RS e-tron GT'nin arka kısmında, özellikle de belirgin üç boyutlu şekli nedeniyle karmaşık girdaplar var. Hava akışını bunun etrafında temiz bir şekilde yönlendirmek zorlu bir iştir. Simülasyonda, arka lambanın etrafında hala iyileştirme yapılabileceğini gördük."

 

Neyse ki Audi'de Işık Tasarımı Başkanı olan César Muntada da bu test seansı sırasında rüzgâr tünelindeydi. Kil model üzerinde arka lambadaki bir girintiye hızlı bir şekilde hafif bir dışa doğru kavis modelledi ve şimdi üretim aracında tam olarak aynı biçimde görünüyor. Bu değişiklik, tasarımcıların ve aerodinamikçilerin hava akışının içe doğru dönüp yeni girdaplar oluşturmak yerine (ki bu sürükleme katsayısını önemli ölçüde etkileyecektir), kontrollü bir şekilde arkada ayrılmasını sağlamalarına olanak verdi. Kentaro Zens bu iş birliğini anlatırken, "Aerodinamikte amacımız tasarımı kolaylaştırmaktır," diyor. Ve buna rüzgâr tünelinde titiz bir dedektiflik çalışması da dahil.


Smoke flows over the rear spoiler of the Audi RS e-tron GT.
Rüzgâr tünelinin fanı 2.720 kW'a kadar güç tüketimine sahiptir.
 
The Audi RS e-tron GT in a photo studio.

Hayal, gerçek oldu

Audi RS e-tron GT etkileyici özellikleri çığır açan tasarımla bir araya getiriyor.