자동차 고속 주행시 와이퍼 부상 방지 및 닦임 성능 향상에 대한 수치해석 연구
A Numerical Study on the Aerodynamic Lift of the Windshield Wiper of High-Speed Passenger Vehicles
- 발행기관 서강대학교 기계공학과 대학궝
- 지도교수 허남건
- 발행년도 2010
- 학위수여년월 2010. 2
- 학위명 석사
- 학과 일반대학원 기계공학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/sogang/000000045954
- 본문언어 한국어
- 저작권 서강대학교의 논문은 저작권에 의해 보호받습니다
초록/요약
자동차의 전면유리 와퍼는 자동차 전면유리에 있는 빗물과 이물질을 제거해 줌으로서 운전자의 시야를 확보하는 역할을 한다. 이러한 전면유리 와이퍼가 제대로 작동하지 않은 경우에는 소음, 진동이 발생하고 와이퍼가 부상하는 현상이 발생하여 운전자의 편의를 저해하고 안전을 위협할 수 있다. 여러 가지 요인 중에 와이퍼의 부상 현상은 특히나 고속으로 주행하는 자동차에 있어서 매우 큰 문제가 될 수 있다. 자동차의 속도가 증가할수록 와이퍼에 작용하는 양력은 커지게 된다. 자동차의 속도가 계속 증가하면, 양력에 의하여 결국 와이퍼는 전면유리에 완전히 접촉하지 못하고 부상하게 되고, 이는 와이퍼 작동성능에 매우 좋지 않은 영향을 미치게 된다. 본 연구에서는 고속 주행시 와이퍼가 작동하는 차량 주변의 3차원 유동해석을 수행하였다. 더욱 정확한 해석결과를 얻기 위하여 차량과 와이퍼의 자세한 형상을 모델링 하였다. 해석 결과로 와이퍼에 작용하는 양력과 항력을 산출해 내었고, 이를 실험 결과와 비교를 하여 타당성을 입증하였다. 그리고 본 연구에서는 와이퍼에 작용하는 양력에 영향을 미치는 여러 인자들을 변화시켜가며 수치해석을 수행하였고, 인자들이 양력에 미치는 영향 정도를 분석 하였다. 또한 해석한 결과를 바탕으로 회귀분석법중의 하나인 표면 반응법을 사용하여 인자들과 와이퍼에 작용하는 양력간의 상관관계 맵을 제시하고 이를 바탕으로 최적화된 형상의 전면유리 와이퍼의 설계안을 제시하였다.
more초록/요약
A windshield wiper is to reduce pollutants on the windshield so as to ensure the clear visibility. In this wind shield wiper system, several sources can induce discomfort or safety problems such as noise, vibration, lift, etc. Among the various factors, the lift of wiper is very fatal problem in the case of high speed vehicles. As the speed of vehicle is increased, the lift force acting on the wiper blades is also increased. If th vehicle speed is kept rising, the wiper blades consequently cannot maintain the sufficient contact with the surface of the windshield, which is essential of the good performance of wiper system. In the present study, a three-dimensional flow simulation was performed to investigate wind flow around wiper blades on the windshield in case of high speed vehicles. The detailed geometry of wiper blades and vehicles are considered in the computational domain to produce more reliable results. The drag and lift force acting on the windshield wiper blades were calculated from the solution of present analysis. The simulation results are compared to the experimental results. The results show the effect of variation of wiper type and relative position of wiper with the windshield on the wiper performance. The factors which influence the aerodynamic lift of windshield wiper were changed to investigate the effectiveness of the factors. Also, the correlation map of various factors was obtained using response surface method. Finally, the optimal design of windshield wiper was presented. The methodology presented in this study may be used to enhance wiper performance with design modification for possible maximum driving safety.
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