Taşıt vites kutularındaki ısı transferinin matematiksel modellenmesi

Abstract

Fosil enerji kaynaklarının giderek tükenmesi ve enerji arzında yaşanan güvenlik sorunları nedeniyle akaryakıt fiyatları sürekli olarak dalgalanmaktadır. Bununla birlikte artan çevre bilinci ve hükümetlerin egzoz emisyonlarıyla ilgili aldıkları ciddi önlemler neticesinde de tüketici cephesinde yakıt tüketiminin önemi artmıştır. Yeni regülasyonlar ve müşteri beklentileri otomotiv üreticilerini de daha düşük yakıt tüketimine sahip taşıtlar tasarlamaya teşvik etmektedir. Taşıt yakıt ekonomisi açısından önemli bir unsur olan aerodinamik dirençleri azaltmak için firmalar çok çeşitli tasarımlar ortaya koymaktadır. Bu noktada uygulanan gövde altı panelleri, vites kutuları etrafındaki hava akışını azaltmakta aynı zamanda artan motor güçleri ile soğutma ihtiyacı artmaktadır. Bu durum belirli bir seviyeye kadar yakıt tüketimi açısından faydalı sonuçlar verse de artan çalışma sıcaklıları kontrol altında tutulmadığında vites kutusunun mekanik ömrünü azaltabilen bir etki yapabilmektedir. Bu çalışmada hafif ticari bir aracın vites kutusu çalışma sıcaklıklarını, projenin ilk safhalarında hesaplayabilecek boyutsuz bir matematiksel modelin yaratılması hedeflenmiştir. Bu bağlamda modelin ihtiyaç duyabileceği teknik veriler için bazı araç seviyesi bilgisayar destekli akış analizleri yapılmış, üretici firmalardan gerekli teknik veriler toplanmış, model çıktıların desteklenmesi amacıyla tam boyutlu rüzgar tünelinde araç testleri yapılmıştır. Bu çalışmalar sonucu oluşturulan matematiksel model sayesinde istenen test çevrimi, taşıt ve vites kutusu için zamana bağlı vites kutusu çalışma sıcaklıkları hesaplanabilmektedir. Bu sayede projenin bilgisayar destekli tasarım safhalarında vites kutusu sıcaklıkları tahmin edilebilmekte ve gerekli tasarım aksiyonları prototip - kalıp maliyetleri oluşmadan alınabilmektedir. Aynı zamanda motorla ilgili sağlanacak ek verilerle de vites kutusu sıcaklıklarının yakıt tüketimine yapacağı etkiler görülerek yakıt tüketimi ve termal sistemler ekipleri arasında fayda-zarar analizi yapılabilecektir