Aerodynamisk optimering kan minska bränsleförbrukningen även på timmerbilar

I Sverige finns cirka 2 000 timmerfordon som varje år utför ett transportarbete motsvarande sex miljarder tonkilometer (tonkm). För en tonkm går det åt cirka 0,025 liter diesel, vilket innebär att varje minskad procent i bränsleförbrukning betyder mycket stora besparingar av diesel på årsbasis, med motsvarande minskning av CO₂-utsläpp och andra emissioner.

Preliminära studier har visat att det kan finnas möjlighet att minska denna förbrukning med 10–20 procent genom att införa ett antal åtgärder där aerodynamisk optimering är en. Timmerfordon utgör en liten del av alla de lastfordon som trafikerar våra vägar, men å andra sidan utgör dessa fordon en homogen grupp behäftad med ett antal mycket specifika krav och utmaningar såsom tomkörning halva tiden, svåra klimat- och vägförhållanden samt det faktum att ett komplett timmerfordon skapas genom att ett antal olika, ofta mindre, företag levererar ”sin” del för att forma en helhet.

Minskad bränsleförbrukning genom aerodynamik

Syftet med projektet ETTaero2 har varit att undersöka, utveckla samt testa och verifiera aerodynamisk utformning av timmer- och flisfordon som är tyngre och längre än dagens fordon, samt att studera möjligheter att genomföra enklare modifieringar på befintliga fordon. Målet är att minska bränsleförbrukningen med tio procent.

Totalt minskad bränsleförbrukning har använts som huvudparameter, det vill säga de stipulerade tio procenten anges för en hel körning (lastat och olastat fordon, tur och retur). En eventuell optimering av det olastade fordonet får inte leda till oönskade försämringar på det lastade fordonet och vice versa.

Genom att kunna iterera mellan simulering och körprov kan man att på ett enkelt sätt finna den nivå på aerodynamisk utformning som är lämplig i de olika fallen. Om dessa är olika för körning med och utan last uppstår behovet av att hitta den ”optimala kompromissen”.

Stor utveckling av teknik under projektets gång

Den största förändringen inom projektet var att i stället för att vara beroende av en extern vindtunnel bygga upp en virtuell vindtunnel med hjälp av CFD (Computational Fluid Dynamics) och samtidigt se till att den blir ett i princip automatiskt verktyg där ett fåtal knapptryck kan generera ett bra svar. Denna utveckling har framför allt möjliggjorts av att det skett en enorm utveckling vad gäller simuleringsverktyg och en lika stor, och accelererande utveckling när det gäller datorkraft.

Genom att utnyttja den virtuella vindtunneln för att genomföra stora mängder beräkningar och dessutom planera ett mindre antal relevanta och utvalda vindtunnelprov kan man utnyttja de båda resurserna optimalt.

Med CFD-plattformen kan man beräkna de aerodynamiska krafterna, flödesfältet och många andra parametrar. Man kan även dela upp luftmotståndet så att det kan tas fram för alla olika delar var för sig. På detta sätt kan man i detalj studera hur en viss komponent bidrar till helheten, men även studera hur den påverkar vid olika anblåsningsvinklar.

Om man sammanfattar resultaten från projektet kan man peka på tre olika delar:

• den virtuella vindtunneln,
• ett reducerat (minimalistiskt) aerodynamiskt kit som är enkelt att montera och sätta i drift samt
• en detaljerad beskrivning av en omfattande och optimerad aerodynamisk konfiguration som når det uppsatta målet.

Möjligt att jämföra parametrar genom en virtuell vindtunnel

En stor del av tiden inom projektet har ägnats åt att skapa den virtuella vindtunneln som innehåller alla delar från ax till limpa: vi har utvecklat en referensbil, försedd med en referenslast på vilken olika modifieringar kan placeras; en automatiserad metod för att göra de nödvändiga beräkningarna för ett i förväg angivet antal sidvindriktningar samt extrahera relevanta parametrar för utvärdering. I grunden kommer alltid fyra konfigurationer att jämföras: lastad/olastad samt med/utan aero-kit.

I syfte att testa de framtagna koncepten skapades ett aero-kit som placeras i form av ett kjolpaket på släpet till demonstrationsfordonet, vilket sedan användes för att genomföra vägprov. Resultaten är mycket lovande och man finner att den virtuella vindtunnelns resultat överensstämmer väl med data från vägproven.

Krokig väg – med med gott resultat

För att ta fram ett helhetskoncept genomfördes också en omfattande beräkningskampanj vars slutresultat ligger helt i linje med projektets mål. Dessa omfattande förändringar av fordonets geometri har begränsats till den typ som kan implementeras på ett verkligt fordon.

Sammanfattningsvis kan konstateras att projektmålen nåtts om än längs en annorlunda väg och att den virtuella vindtunneln innebär en framtidssäkring för kommande utvecklingsprojekt inom området skogliga transporter.