스포일러가 자동차 공력특성에 미치는 영향

과거의 자동차는 속도가 매우 느려서 디자인할 때 기계적 특성 만을 고려하고 공기 역학적인 문제를 고려하지 않았다. 기술의 발전에 따라서 자동차 성능이 점차 향상되고 차량 속도도 빨라져서 탑승자가 공기의 흐름을 느낄 수 있게 되었고, 그와 더불어 공기 역학 관련 자동 차 부품이 출현하였으며 공기 항력의 영향이 커지기 시작했다. 그래서 20세기 초 사람들은 자동차의 동적 특성뿐만 아니라 동시에 공기 역학 적 특성에도 관심을 가지게 되었다. 자동차의 공기 항력은 구동 성능 및 연료 경제성에 영향을 미친다. 공기 양력은 자동차의 접착력을 줄일 뿐만 아니라 항력으로 이어져서 자동차의 구동 성능, 조종 안정성, 편안함과 주행 안전성에 영향을 미치게 된다. 따라서 공기 역학적 모델링 설계 시 공기 양력 값은 감 소해야 하고 음성 값을 가져야 한다. 공기 역학에서 자동차 공력특성을 개선하는 역할은 두 가지 측면에서 나타난다. 첫 번째로는 자동차의 공기 양력을 감소시키고 자동차의 충분한 접착력을 제공하여야 한다 [2]. 두 번째로는 자동차 주행 시 공기 저항을 낮춰야 된다. 현재 자동차는 200km/h이상의 최고속도를 가지고 있어 자동차의 외관 디자인은 자동차의 공기 공력특성의 요구를 만족해야만 한다.

 

리어 스포일러를 설치한 후에 자동차 뒷부분 와류현상을 개선할 수 있는 결과를 도출하였으며, 후면 부의 끝 부분, 중간 부분, 앞부분에 각각 리어 스포일러를 설치한 후에 속도 분포, 압력 분포, 후면 공기 흐름을 해석하였으며, 3 지점 중 끝부분에 리어 스포일러를 설치한 경우가 다른 2 지점 경우에 비하여 개선한 결과가 뚜렷했다. CFD 수치 시뮬레이션을 통하여 결과를 도출하였지만 시뮬레이션의 정확성을 개선시키기 위해서 다음과 같은 사항을 고려하 여 보완하여 좀 더 구체적이고 정확한 결과를 도출할 것으로 판단된다.

 

1. 차체 설계의 경우, 자동차의 백미러, 와이퍼, 바퀴 및 기타 부품을 무시하였기 때문에 시뮬레이션 결과는 실제 상황에 비해서 오 차가 존재한다. 따라서 시뮬레이션의 정확성을 증가시키려면 차량의 설계를 구체화를 시킬 필요가 있다.
2. 난류 모델을 이용한 시뮬레이션 결과 값에 있어서, 검증을 위해서는 시뮬레이션과 동일한 조건의 풍동실험을 통한 실험값과 비교가 필요하다.
3. MESH의 정밀도가 높을수록 해석 결과의 정확성은 향상되지만 MESH의 정밀도는 컴퓨터 메모리의 크기에 의해 결정되고 연산 속도에 영향을 미치므로 효율성을 제고 방안의 모색이 필요하다.

지금까지 스포일러가 자동차 공력특성에 미치는 영향에 대해서 알아보았습니다. 감사합니다.