Aerodynamic CFD study on a production vehicle: experimental validation on a wind tunnel

CFD software technology has gone a long way over the past decades and the automotive industry has evolved on the data they can extract from it. On this basis, this Dissertation plans on modeling and simulating a real production vehicle, compare the results with the ones given by the manufacturer on the launch of the vehicle, and explores the possibility of validating the results via experiments on a wind tunnel with a scale model.
The automotive industry has been driven by the need of creating faster, safer and more fuel-efficient cars. In recent times however, and with the disruption of electric cars, a new player has come into place: aerodynamics. Over the past years, new powerful ways of studying and improving the way a vehicle interacts with the air around it have been gaining relevance, up to a point where it is feasible to determine just how well designed a car is regarding this term. This dissertation presents a complete virtual aerodynamic study on a production vehicle from 20 years ago via Computer Fluid Dynamics simulation software to analyse just how different a modern car design study is to what it was then. The output results are compared with the ones given by the manufacturer at the time of development, in order to see how powerful and accurate modern software technology is when studying the aerodynamic performance of a vehicle. After that, a real 3d scale model of the geometry will be created and put into a real wind tunnel to further validate the extracted results. In order to accomplish what is being described, a full virtual model of the vehicle in case will manually be designed in a Computer Aided Design program. The geometry will then be optimized and put under study. By doing so, two main objectives are being met. Analyse how powerful and accurate these new simulation software are when designing and testing a production vehicle, and further explore the possibility of fully designing and studying a vehicle aerodynamically solely with virtual tools by comparing the way the results evolve from two simulations two decades apart.
La industria de la automoción siempre ha estado conducida por el deseo de crear vehículos más rápidos, más seguros y más eficientes. En estos tiempos, sin embargo, y con la irrupción de la electrificación, un nuevo jugador se ha sumado a la partida: la aerodinámica. A lo largo de estos años, nuevas maneras de estudiar y mejorar la forma en la que un vehículo interactúa con el aire que le rodea han estado ganando fuerza, hasta llegar al punto en el que es totalmente factible determinar realmente cómo de bien está diseñado dicho vehículo en lo que a este término concierne. Este trabajo presenta un análisis virtual completo sobre un vehículo de producción de hace 20 años mediante un software de simulación de Fluidos Dinámicos Computacionales para poder analizar lo diferente que es la forma de analizar y desarrollar el diseño de un coche actual, comparado con lo que por entonces era nuevo. Los resultados extraídos serán analizados y comparados por aquellos facilitados por el fabricante en el momento de desarrollo, para comprobar realmente la precisión de los programas de simulación modernos al estudiar el campo a tratar. Posteriormente, se materializará un modelo 3D a escala de la geometría, y será introducido en un túnel de viento real para validar los resultados extraídos previamente. Para poder conseguir lo descrito, se creará un modelo completo virtual del vehículo mediante un programa de diseño por ordenador. La geometría final será optimizada y puesta a estudio. Mediante lo mencionado, se cumplirán los dos objetivos principales de este trabajo. Analizar la potencia y precisión de los nuevos softwares de análisis de fluidos a la hora de diseñar y testear un futuro vehículo de producción, y explorar la posibilidad de diseñar y estudiar aerodinámicamente dicho vehículo de manera puramente virtual, comparando la forma en que los resultados evolucionan a través de dos simulaciones separadas por dos décadas.