El Porsche 911, un ícono en el ámbito del automovilismo, ha sido venerado durante mucho tiempo por su diseño atemporal y su emocionante desempeño. Sin embargo, a medida que la ingeniería automotriz avanza a un ritmo implacable, incluso los clásicos más venerados deben evolucionar para cumplir con los estándares modernos de rendimiento y eficiencia aerodinámica. El Porsche 911 (tipo 964), aunque sigue encarnando la esencia del placer de conducir, tiene ciertas limitaciones aerodinámicas en comparación con sus homólogos contemporáneos. En este proyecto nuestro objetivo era mitigar algunas de estas deficiencias aerodinámicas mejorando la estabilidad a alta velocidad y mejorando la eficiencia general del automóvil.
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Para lograr este objetivo, se llevó a cabo un meticuloso proceso de desarrollo, comenzando con el escaneo preciso del vehículo y su transformación en una superficie adecuada para el análisis de dinámica de fluidos computacional (CFD). Una vez preparado el modelo CAD, se realizaron una serie de mejoras iterativas en la aerodinámica del automóvil, guiadas por circuitos de retroalimentación continua, hasta lograr una mejora notable en el rendimiento aerodinámico. La culminación de este proceso implicó un rediseño del estilo del automóvil, logrando un equilibrio entre el atractivo estético y la funcionalidad de alto rendimiento.
At first glance, optimizing freight train aerodynamics might seem counterintuitive. Freight trains are inherently unaerodynamic, and they typically operate at relatively low speeds. However, the sheer number of miles they cover each year - particularly in the U.S. - combined with their lack of aerodynamic refinement, presented a major opportunity. Even small efficiency improvements could translate into substantial fuel savings over time.
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In this article, we will uncover the insights on the performance of the SideRider, a small deflector a few inches in height placed on the sides of enclosed Autoracks can successfully redirect air away from the gap reducing pressure drag on the front face of the following car and total drag at the train level. These deflectors operate without entering the inter-car gap, and their attachment should not create any new operating or maintenance work afterwards making this solution feasible for railroads.
Escaneo de automóviles y modelado CAD
El coche fue escaneado en colaboración con el Motor Sport Institute y las superficies resultantes se convirtieron en un modelo CAD de alta calidad.
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Capturar cada detalle manteniéndolo limpio y simple es primordial en esta fase, ya que esto sienta las bases para simulaciones CFD precisas y optimizadas.
The patent-pending SideRider is a small deflector, only a few inches tall, placed on the sides of the railcar adjacent to the inter-car gap using an adhesive.
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Designed for bidirectional operation, the SideRider redirects high-energy airflow away from the inter-car gap, preventing the formation of high pressure on the front face of the following car. This leads to a significant reduction in drag at the gap.
This deflector has proved to be very effective in reducing the drag at the inter-car gap, as the picture below shows, reducing the drag in the gap by almost 30%.
Resultados de geometría base
El equilibrio aerodinámico está fuertemente inclinado hacia la parte delantera. El centro de presión está por delante de las ruedas delanteras. Esto provoca que el coche gire demasiado y se vuelva inestable en las curvas a alta velocidad. Esta inestabilidad resalta el papel fundamental del refinamiento aerodinámico para abordar los desafíos de manejo inherentes al Porsche 911 964.
​​​This pressure drop has two notable side effects:
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The drag on the back face of the leading car increases due to the stronger suction effect.
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Low pressure in the gap pulls airflow from other areas—such as the roof and underfloor—into the gap, increasing drag in these regions.
As a result, while the SideRider achieves significant savings at the inter-car gap, the overall reduction in train drag is somewhat mitigated by these secondary effects.
Resultados de geometría base
El equilibrio aerodinámico está fuertemente inclinado hacia la parte delantera. El centro de presión está por delante de las ruedas delanteras. Esto provoca que el coche gire demasiado y se vuelva inestable en las curvas a alta velocidad. Esta inestabilidad resalta el papel fundamental del refinamiento aerodinámico para abordar los desafíos de manejo inherentes al Porsche 911 964.
The results were highly encouraging, not only did we achieve strong CFD-to-wind tunnel correlation, but we also reinforced our confidence in the CFD methodology, allowing us to proceed with the final development phase of the SideRider. The best performing deflector provided a CdA reduction in car 1 of -12.5% in the wind tunnel while our CFD simulations predicted a reduction of -13.2%. These results validate our CFD simulations which predict a potential CdA reduction of -5% with the latest SideRider design.
Resultados finales
Resumamos ahora los resultados de nuestro proceso de diseño:
La marea cambia a nuestro favor: ahora, el Porsche 911 964 genera carga aerodinámica general a máxima humedad relativa (Cl = -0,070), con un ligero aumento en la resistencia (Cd = 0,361).
El panorama de la distribución de elevación sufre una transformación notable: aunque aún no es perfecta, esta distribución marca un paso significativo hacia el logro del equilibrio aerodinámico, abordando el notorio desafÃo del sobreviraje a alta velocidad inherente al Porsche 911 964.
The picture on the left, showing the delta in Total Pressure Coefficient respect baseline Autorack, shows how the SideRider is effectively avoiding high energy flow to enter the inter-car gap and collide with the front face of the drafting car.
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The picture on the right, showing the delta in Pressure Coefficient respect baseline Autorack, shows the reduction in pressure in front of the front face of the following car, reducing the drag in the inter-car gap.
With this design refinement, we preserved the aerodynamic benefits of the SideRider while minimizing its drawbacks.
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Current CFD simulations estimate a total drag reduction of 5.9% for autoracks.
Resultados finales
Resumamos ahora los resultados de nuestro proceso de diseño:
La marea cambia a nuestro favor: ahora, el Porsche 911 964 genera carga aerodinámica general a máxima humedad relativa (Cl = -0,070), con un ligero aumento en la resistencia (Cd = 0,361).
El panorama de la distribución de elevación sufre una transformación notable: aunque aún no es perfecta, esta distribución marca un paso significativo hacia el logro del equilibrio aerodinámico, abordando el notorio desafÃo del sobreviraje a alta velocidad inherente al Porsche 911 964.
The results of the simulations have been used to estimate fuel and emissions savings per thousand miles depending on the amount of autoracks equipped
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Fuel savings of around $1.7m & 4900 tons of C02 emissions every 100.000 miles travelled are estimated.
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There results have been obtained from a case study done for a client with a fleet of 4000 autoracks.
Resultados finales
Resumamos ahora los resultados de nuestro proceso de diseño:
La marea cambia a nuestro favor: ahora, el Porsche 911 964 genera carga aerodinámica general a máxima humedad relativa (Cl = -0,070), con un ligero aumento en la resistencia (Cd = 0,361).
El panorama de la distribución de elevación sufre una transformación notable: aunque aún no es perfecta, esta distribución marca un paso significativo hacia el logro del equilibrio aerodinámico, abordando el notorio desafÃo del sobreviraje a alta velocidad inherente al Porsche 911 964.
En este proyecto, estamos trabajando al unÃsono con Deflect LLC, una pequeña startup estadounidense que está desarrollando nuevos dispositivos para reducir la resistencia aerodinámica para trenes de pasajeros y carga. (Para obtener más información, visite RoofRider .
La resistencia aerodinámica puede representar más de la mitad de la energÃa necesaria para mover trenes de pasajeros. Algunas de las mayores fuentes de arrastre para los trenes de pasajeros y de carga son los espacios entre vagones donde el aire puede entrar en el espacio y golpear la cara delantera de los vagones que se arrastran, aumentando la cantidad de energÃa que se requiere para mover el tren. Los resultados anteriores han demostrado que un deflector aerodinámico pendiente de patente llamado "RoofRider" puede reducir esta resistencia al dirigir el aire sobre el espacio y reducir la fuerza que golpea al siguiente automóvil. Este deflector tiene menos de una pulgada de altura y se coloca en el techo adyacente al espacio entre automóviles con un adhesivo.