테슬라 모델 S(Model S)의 공력 개발 - 3. 공력 설계 특징

The Aerodynamic Development of the Tesla Model S - Part 1: Overview

Palin, R., Johnston, V., Johnson, S., D’Hooge, A., Duncan, B., & Gargoloff, J. I. (Tesla Motors Inc.)

Published 2012/4/16

 

* 이전 포스트에서 이어지는 내용입니다.

테슬라 모델 S(Model S)의 공력 개발 - 2. 형상 개발

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공력 설계 특징

전면부 (Forebody)

전면부는 유동이 처음 마주하는 곳이기 때문에 중요합니다. 더 나은 Flow condition과, 차량 나머지 부분의 공력 최적화를 위해 차량 전면부 공력 디자인 최적화가 필수적입니다.

 

1. 냉각을 위한 고압 공기 공급, 전면의 상대적으로 높은 압력 영역 범위 최소화
2. 전면 outboard corner에서의 석션 효과 최대화
3. 앞바퀴의 유효 yaw 각도를 최소화하기 위해 차량 전면 하부의 유동 정렬
4. 전면 휀더와 차체 측면 유동의 평행
5. 가변 셔터와 휠 하우스의 louvers로 차량 전면을 통과하는 냉각 유동의 입출구 관리

전면부 (Forebody)

평평한 하부 (Flat floor)

Model 3는 차축 사이의 바닥이 완전히 평평하여 양력, 항력에 이점을 가집니다.
→ 높은 하부 유속, 과장된 휠 항력 기여도, 방해받지 않는 유동, 다른 유동 시스템과의 강한 상호작용

그렇기 때문에 휠 주위 흐름의 세심한 관리가 필요합니다.

평평한 하부 (Flat floor)

그린하우스 (Greenhouse)

그린하우스 위치

Model 3의 컨셉은 windshield의 각도가 66도로 부드럽고 축소되는(tapering) 공력적으로 우수한 형상입니다.

 

1. A 필러와 C 필러의 와류 최소화를 위한 곡률 최적화
2. B 필러 돌출 제거
3. 전면과 후면 header의 틈과 단차를 최소화
4. 외부 흐름을 방해하지 않도록 보조제동등(CHMSL)을 tailgate 내부로 통합

Glazing과 brightware를 최소화하였지만 sideglass에서의 압력 손실이 발생하였습니다.
후면 windshield 상단에서 tailgate 회전각에 필요한 단차로 발생하는 압력 손실을 최소화시켰습니다.

그린하우스 (Greenhouse)

후면부 (Aftbody)

초기 미관을 고려한 곡선 형태의 후면 콘셉트는 강한 와류 발생으로 큰 압력 변화가 발생됩니다.

 

1. 후면 코너 각으로 와류 안정화, 항력 감소
2. 양력 최소화보다 항력 최소화를 위해 디퓨저 각도 최적화
3. 항력과 양력을 조절하기 위해 Deck lid의 높이, 경사, 모양을 제어
4. Fastback에서 교차점 압력 증가를 위해 backlight와 deck lid 사이의 표면 경사 변화
5. Backlight 박리 기포의 에너지 소산에 의한 항력 증가는 고압 부분의 추력 요소보다 큼

고속도로 모드에서의 에어 서스펜션

에어 서스펜션은 차량 자세를 제어하고, 지상고를 낮추며 항력과 양력 감소시킵니다. 최적의 지상고를 결정하기 위해 공력 이득과 서스펜션의 주행 및 승차감의 균형을 고려하여 설계합니다. Track과 풍동 시험을 통해 항력 최대 3.8% 감소시킬 수 있었습니다.

 

 

4편에서 계속됩니다.

테슬라 모델 S(Model S)의 공력 개발 - 4. 냉각 시스템 설계

 

출처

https://www.hyundai.co.kr/story/CONT0000000000000897

Palin, R., Johnston, V., Johnson, S., D’Hooge, A., Duncan, B., & Gargoloff, J. I. (2012). The Aerodynamic Development of the Tesla Model S - Part 1: Overview. SAE Technical Paper Series. doi:10.4271/2012-01-0177