improving aerodynamics with OEM parts

[the bruce]

Hello,

did You ever thought of optimizing arodynamics without being anything visible?

Why this?

At high speeds ''aerodynamic drag'' is the main factor. Reducing it by a low margin
has larger effects on dynamics and economy.
Also there is ''aerodynamic lift'' causing instability. The Golf's front isn't any problem.
It's got nearly no lift (about 5 kg @ 200 km/h). The rear is a unequal problem with
all hatches. The Golf V GTI produces around 35 kg lift @ 200 km/h, also the Mk.VI.
That's much more important because the cars's tail is lightweight an when breaking
hard it's even much lighter. Some of You may have experienced that by their own.

 

Dont' expect wonders, but there's a slight improvement possible for very low budget.

There are some OEM-parts from Audi TT, newer A3 and Golf BlueMotion that fit the
Golf V + VI GTI easily:


- larger underbody engine/gearbox cover (instead of smaller one)
- small deflector between rear axle and muffler
- some smaller parts to come later (and more complicated)


There are no downsides like higher Oiltemperatures !! I measured with the Kufatec
E-MFA an increase of just 1° (from 112° to 113° peak full throttle in summer).
The engine compartment is also much cleaner since then.  

Note: only the ''... ... 237 P'' has three ''NACA''-style openings. Two for the gearbox,
one  for the turbo.


Example Audi A3 (almost identical to Golf V/VI):



Between fuel tank an rear exhaust there's the ''Hinterachsverkleidung'' = rear axle cover.


Installation is made in 5 - 10 minutes each !!


There are even some more, but these are the easiest to install parts:




 


- to be continued -




Some Porsches first:


997 II GT3:



Während der Vorgänger mit einer ausgewogenen Balance auf neutraler Nullebene vorstellig wurde, also bar jeglichen Auf- beziehungsweise Abtriebs, wird dessen Nachfolger nunmehr mit 152 Newton Abtrieb an der Vorderachse und gar 186 Newton Abtrieb an der Hinterachse bedacht.





http://www.sportauto-online.de/bilder/porsche-911-gt3-im-supertest-neuer-strassensportler-setzt-bestmarke-1332080.html?fotoshow_item=15#fotoshow_item=16



2006 GT3:







2007er Vergleich zwischen GT3 und GT3 RS:

http://www.sportauto-online.de/supertest/datenanalyse-porsche-911-gt3-gt3-rs-im-supertest-besser-denn-je-der-neue-porsche-gt3-1345012.html



2007 GT3 RS:

http://www.sportauto-online.de/bilder/porsche-911-gt3-rs-auf-der-nordschleife-und-dem-hockenheimring-1041046.html?fotoshow_item=10#fotoshow_item=11



Abtrieb an der HA von 100 N > 10 kg.



2011 GT3 RS:







Während der Mercedes-Windkanal an der Vorderachse bei 200 km/h noch etwa denselben Abtrieb wie beim GT3 ausweist (11 Kilogramm), fällt er an der Hinterachse deutlich höher aus: Dank des vom RSR abgeguckten Heckflügels wird sie mit 49 Kilogramm beaufschlagt (GT3: 19 kg). Das durch das verstellbare Karbonteil generierte, leichte Aufnickmoment nimmt der auch stärker ausgeprägteren Frontlippe des RS folglich etwas die Wirkung.







M3 E92:

Windkanal: Aerodynamische Balance

8 von 10 Punkten
    Fahrzeugstirnfläche (A): 2.170 m²
    Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.33
    Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.71
    Vorderachse: 10 kg Auftrieb Hinterachse: 23 kg Auftrieb

Der mit auffälligem Powerdome auf der Motorhaube sowie angemessen ausgestellten Kotflügeln auf sich aufmerksam machende M3 tritt mit etwa demselben cw-Wert an wie die  bisher sportlichste M3-Variante, der CSL. Die Hilfsmittel zur Reduzierung des Auftriebs bei hohen Geschwindigkeiten sind dafür etwas dezenter ausgefallen. Der auf der Kante des  Kofferraumdeckels platzierte Gurney hilft, die ungewollte Wirkung des Fahrtwinds auf ein vernünftiges Maß zu reduzieren. Das Heck wird bei 200 km/h um lediglich 227 Newton entlastet. An der Vorderachse wurde ein noch geringerer Auftrieb, nämlich nur 102 Newton, registriert.

Some Golfs and similar cars:


Golf Mk.VI GTI Edition 35:





Fahrzeugstirnfläche (A): 2.230 m²
Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.31
Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.69
Vorderachse: 0 kg Auf-/Abtrieb (front zero lift), Hinterachse: 31 kg Auftrieb (rear lift)

In aerodynamischer Hinsicht hat sich in der nunmehr sechsten VW Golf GTI-Generation einiges getan. Obwohl der cW-Wert signifikant verringert werden konnte, und zwar von vormals 0,33 auf jetzt 0,31, sind auch die Auftriebswerte verringert. Die statisch mit 882 Kilogramm belastete Vorderachse bleibt bei 200 km/h unberührt, das heißt der Auftrieb liegt bei null.

Der cW-Wert hat sich signifikant verringert (von 0,33 auf 0,31) und der Auftrieb erfährt eine Verbesserung: Bei 200 km/h geht er gegen Null.


Golf Mk.VI R:



    Fahrzeugstirnfläche (A): 2.250 m²
    Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.33
    Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.75
    Vorderachse: 5 kg Auftrieb (front lift), Hinterachse: 33 kg Auftrieb (rear lift)

Der cW-Wert fällt mit 0,33 nicht so windschlüpfig aus wie erwartet. Das lässt sich aber sowohl mit der großen Stirnfläche von 2,25 m² als auch mit den großen Kühlluftöffnungen in der Front und den breiten Reifen leicht erklären. Während der Auftrieb an der Vorderachse mit 47 Newton vernachlässigbar gering ist, steigt er an der Hinterachse bis 200 km/h auf 326 Newton an, was einer Entlastung von etwa 33 Kilogramm entspricht.


Golf Mk.V GTI:

Aerodynamische Balance

    * A: 2.23 m²
    * cw: 0.33
    * index (cw × A): 0.74

    * VA: 2 kg Auftrieb
    * HA: 37 kg Auftrieb

 bei 200 km/h (!!!)





Golf R32:

 3 kg Auftrieb an der VA und 36 kg an der HA




All Golfs (mk.V + Mk.VI) have surprisingly low lift on front. Sadly lift on rear is significient ans also drag.


Audi TT:

Lift 23 kg front and 24 kg rear (Spoiler at lift position).




Audi RS3:



Fahrzeugstirnfläche (A): 2.180 m²
Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.36
Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.78
Vorderachse: 21 kg Auftrieb, Hinterachse: 1 kg Abtrieb

Aus der Stirnfläche von 2,184 m² und dem cW-Wert von 0,355 errechnet sich ein Luftwiderstandsindex von eher mäßigen 0,78. Die ungleichmäßige Gewichtsbalance von 60 zu 40 Prozent (Vorder-/Hinterachse) wird durch die aerodynamische Konstellation etwas gemildert. Der Auftrieb an der Vorderachse beträgt bei 200 km/h 203 Newton. Die Hinterachse wird mit Abtrieb bedacht - auch wenn es nur vernachlässigbare 14 Newton sind.



Ford Focus RS:



Fahrzeugstirnfläche (A): 2.350 m²
Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.36
Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.86
Vorderachse: 8 kg Abtrieb (front downforce); Hinterachse: 4 kg Auftrieb (rear lift)


Ford Focus RS Raeder Motorsport:





Fahrzeugstirnfläche (A): 2.350 m²
Luftwiderstandsbeiwert (cw): 0.35
Luftwiderstandsindex (cw × A): 0.82
Vorderachse: 0 kg Abtrieb (front zero lift/DF);  Hinterachse: 9 kg Auftrieb (rear lift)

Während der Serien-Ford Focus RS im Windkanal an der Vorderachse mit leichtem Abtrieb (rund 80 Newton) gemessen wurde, zeigt die Raeder-Variante bei der Messung an gleicher Stelle eine neutrale Null. Eine etwas stärkere Auftriebstendenz offenbart sich auch an der Hinterachse, die bei 200 km/h nunmehr um 85 Newton (Serie: 40 Newton) entlastet wird. Der tiefere Grund für die geringfügige, gleichwohl ohne Konsequenz bleibende Verschlechterung dürfte in der Tieferlegung zu suchen sein. Trotz der breiteren Bereifung fällt der cW-Wert mit 0,347 (Serie: 0,36) tendenziell aber etwas besser aus.

http://www.sportauto-online.de/supertest/raeder-ford-focus-rs-im-supertest-fronttriebler-wird-zum-porsche-schreck-3383831.html?show=2


The Scirocco R Cup has downforce of 200 N (~ 20 kg) @ 200 km/h: :thumbsup:



Stock Scirocco:

Stirnfläche (frontal area A): 2,14m²
cw-Wert (drag coefficient cd): 0,34

>> 2,14m² x 0,34 = 0,73m²

Scirocco: 0,73 m² > Golf: 0,68 -0.75 m² > S-Class: 0,65 m²

[markc]

Very interesting indeed ....... 

[Richn83]

Do you have any pictures of the larger engine under tray?

This is a front on picture of my GTI try when on a ramp and it would be interesting to see a comparison.  Also where did you get you front and rear lft figures from, and are these for the GTI or golf in general?

[the bruce]

Of course I have: 




part number 1K0 825 237 P


Before I added this the air was colliding with the aluminium subframe. Even my Votex wasn't
deep enough to prevent this.
Snow in the winter time was collected by the frame as well. Her a picture from a forum mate:







ps:
the design of the underbody is 40 % of the total drag of a modern car !!


pps:
does anyone know this?
http://en.sachsperformance.com/sachs-race-coilover-suspensions/sportfahrwerk-audi/audi-a3/16-ab-0503/sachs-performance-gewindefahrwerk.html
 

[rich83]

Does anyone know if the 'golf ball' pattern actually makes a difference?

[the bruce]

Does anyone know if the 'golf ball' pattern actually makes a difference?

Hard to tell. But if it doesn't VW wouldn't spend the money to sell the BluMotion variants
with that stuff.


As I said there's even more:


Nr.12 is ''Hinterachsverkleidung''. 7 - 9 is mounting hardware:



Nr.1 und (1) are mor kind of ''all terrain protection'':




2a and 2b comes from Audi A3 and TT 8J (fwd only).
Nr.3 comes from TDI BlueMotion and is best to be used with an non-resonated exhaust.
Nr.4 is ''Hinterachsverkleidung'' from TDI Blue Motion.

[RedRobin]

^^^^
Very interesting stuff 'bruce' 

Are you aware of this underfloor brace for the Mk5 GTI?:





Any good in your opinion?

[stealthwolf]

Silly Q but what does the underfloor brace do?

[RedRobin]

Silly Q but what does the underfloor brace do?

....Stiffen. Improve turn-in? But I'm curious if any aerodynamic pro's or con's.

[rich83]

Id be VERY surprised if that brace improved the aerodynamics.

[Richn83]

Interesting, that does look interesting.  Do you have any empirical detail of the improvements in efficiency or top speed?  The extra protection for the engine bay from the elements in the UK is interesting enough.  The bobbles on the golf balls are designed to help it move cleanly through the air and travel further so I guess they do something similar.

[the bruce]

Thanx, Robin for the pics. Looks really impressive. 
I know the small braces from GT spec, but not this huge one.

Maybe it stiffens the underbody a little bit, but it won't improve aerodynamics.
It can't do any harm. So what's the price?

Id be VERY surprised if that brace improved the aerodynamics.

Yes. The former Audi A2 1.2 TDI 3L had some kind of flat aluminium under its exhaust.
This piece is sadly too small for the very large ''exhaust tunnel'' of the Mk. 5.

[xxx_mojo_xxx]

Can't we make a complete aluminium sheet that bolts on the bottom for a completely flat surface...that would do the job....

[the bruce]

Can't we make a complete aluminium sheet that bolts on the bottom for a completely flat surface...that would do the job....

If you can effort it you may buy the flat underbody panel of the Supercopa Leon from Seat Motorsport
in Germany.
Volkswagen Motorsport / Hannover uses a similar parts under its 24h-Scirocco including a real diffusor.

Two Problems with the diffusor:

- rear lower arms
- Exhaust

Flat bottom between bothe axles will be a smaller Problem. You just have to keep in mind the heat
caused by cat and exhaust.
Easiest way to go is a large sheet of aluminium beginning after the cat and to the fuel tank. Fasten
it to the braces' threads.

[tony_danza]

Very intelligent modifications.

That brace will do nowt, Robin. Unless they can prove me wrong..