Contaminants such as dirt, mud, snow and rain can impair driver visibility and sensor functionality making driving in adverse weather conditions a safety concern. This study focuses on rain contamination of a passenger vehicle in three different wind tunnels at Volvo Cars: an aerodynamic wind tunnel with slotted walls, an old climatic wind tunnel, and a new climatic wind tunnel, both with open jet layouts. The research aims to investigate their airflow and particle transport properties to understand the unique characteristics of each tunnel and their suitability for specific applications.

The investigation is conducted through CFD simulations of the wind tunnels, examining the airflow and particle dynamics in the empty test sections first, and then with a test vehicle. The findings highlight a different sensitivity of each tunnel to boundary interference, such as blockage effects and horizontal buoyancy. The more sensitive a wind tunnel is to such effects, the more the flow field will differ from open road driving and consequently the way the particles are transported.

The results indicate that the aerodynamic wind tunnel closely replicates open road conditions, providing reliable drag measurements and acts as a baseline for soiling pattern. The old climatic wind tunnel shows significant flow acceleration and over-expansion due to its smaller nozzle and the vehicle being very close to it, which makes it too sensitive to blockage effects leading to inaccurate force measurements and peculiar soiling patterns due to the shear layer influence. The new climatic wind tunnel demonstrates a more moderate sensitivity to boundary interference effects, with a wider nozzle and increased distance to the vehicle, offering a balanced approach for both aerodynamic and contamination testing. In summary each wind tunnel provides different vehicle soiling patterns that could be more or less realistic to the driving scenarios of the customers.

This research provides valuable insights into the design and optimization of wind tunnels for automotive testing. It emphasizes the importance of considering boundary interference effects in different wind tunnel layouts and underlines how fundamental it is to clearly outline the specific goals of different tests as their relevance could be questioned. The findings contribute to the development of safer vehicles by proposing multiple testing conditions.

Föroreningar som smuts, lera, snö och regn kan försämra förarens sikt och sensorfunktioner, vilket gör körning under ogynnsamma väderförhållanden till ett säkerhetsproblem. Denna studie fokuserar på regnkontamination av ett passagerarfordon i tre olika vindtunnlar hos Volvo Personvagnar: en aerodynamisk vindtunnel med slitsade väggar, en gammal klimatvindtunnel och en ny klimatvindtunnel, båda med öppna jetplanlösningar. Forskningen syftar till att undersöka deras luftflödes- och partikeltransportegenskaper för att förstå varje tunnels unika egenskaper och deras lämplighet för specifika tillämpningar.

Undersökningen genomfördes genom CFD-simuleringar av vindtunnlarna, där luftflödet och partikeldynamiken först undersöktes då testsektionerna var tomma och sedan med ett insatt testfordon. Resultaten visar att varje tunnel är känslig för gränsinterferens, såsom blockeringseffekter och horisontell flytkraft. Ju känsligare en vindtunnel är för sådana effekter, desto mer kommer flödesfältet att skilja sig från körning på öppen väg och följaktligen det sätt på vilket partiklarna transporteras.

Resultaten indikerar att den aerodynamiska vindtunneln nära replikerar öppna vägförhållanden, ger tillförlitliga luftmotståndsmätningar och fungerar som referens för nedsmutsningsmönster. Den gamla klimatvindtunneln uppvisar betydande flödesacceleration och överexpansion på grund av dess mindre munstycke och att fordonet är mycket nära det, vilket gör det för känsligt för blockeringseffekter som leder till felaktiga kraftmätningar och speciella nedsmutsningsmönster på grund av skjuvskiktets påverkan. Den nya klimatvindtunneln uppvisar en mer måttlig känslighet för gränsinterferenseffekter, med ett bredare munstycke och ökat avstånd till fordonet, vilket erbjuder ett balanserat tillvägagångssätt för både aerodynamik- och föroreningstester. Sammanfattningsvis ger varje vindtunnel olika fordonsnedsmutsningsmönster som kan vara mer eller mindre realistiska för kundernas körscenarier.

Denna forskning ger värdefulla insikter om design och optimering av vindtunnlar för fordonstestning. Det understryker vikten av att beakta gränsinterferenseffekter i olika vindtunnellayouter och understryker hur grundläggande det är att tydligt beskriva de specifika målen för olika tester eftersom deras relevans kan ifrågasättas. Resultaten bidrar till utvecklingen av säkrare fordon genom att föreslå flera testförhållanden.