Rezistența aerodinamică - stadopedia

Conferința 6 Autoritățile Viprobovuvannya aeroodinamichnyh a masinii

Aerodinamica modernă auto rezolvă multe probleme. Experții ar trebui nu numai să obțină o rezistență minimă la aer, ci și să urmărească amploarea și distribuția de-a lungul axelor de ridicare, deoarece mașinile actuale ating vitezele cu care avioanele se rup deja de pe sol. Este necesar să se asigure și să se acceseze aerul pentru răcirea motorului și a discurilor de frână, să se gândească la ventilarea cabinei, să se găsească în locurile necesare unei deschideri pentru un gard și o evacuare a aerului. Aerodinamica determină nivelul zgomotului din cabină, având grijă ca fluxurile de aer fără murdărie să nu cadă pe geam, pe oglinzi, pe lămpi și pe mânerul ușii. Cu creșterea vitezei, calitatea curățării parbrizului nu trebuie să se schimbe

Dispersia aerodinamică a mașinii este cauzată de mișcarea mașinii cu o anumită viteză relativă în mediul înconjurător al aerului. Dintre toate forțele care alcătuiesc rezistența la mișcarea mașinii, acest lucru este de interes deosebit în lumina vitezelor tot mai mari de mișcare a vehiculelor. Lucrul este că, chiar și la o viteză de 50-60 km / h, depășește orice altă rezistență la mișcarea automobilului, iar în regiunea de 100-120 km / h depășește toate acestea împreună.

Aș dori să remarcăm imediat că astăzi nu există metode de calcul teoretic al forței de tracțiune aerodinamică și, prin urmare, magnitudinea ei poate fi determinată doar experimental. Desigur, ar fi frumos la etapa de proiectare să facem o evaluare cantitativă a aerodinamicii mașinii și să schimbăm forma unor părți ale corpului într-un anumit mod pentru ao optimiza. Dar, din păcate, pentru a rezolva această problemă nu a fost atât de simplu. Desigur, au încercat să găsească o cale de ieșire din această situație. În special, prin crearea de cataloage, unde valoarea rezistenței aerodinamice a obiectului a fost aliniată cu parametrii principali ai formei sale. Această abordare se justifică numai în cazul aplicării sale relativ simple în sensul aerodinamic al corpului. Numărul de parametri care descriu geometria mașinii este prea mare, iar câmpurile individuale ale fluxului se află într-o interacțiune foarte complexă una cu cealaltă, astfel că în acest caz încercarea de a îmblânzi aerodinamica a eșuat.

În ceea ce privește tehnologia auto, rezistența aerodinamică poate fi reprezentată ca sumă a mai multor componente. Acestea includ:

rezistența la frecare față de suprafețele exterioare;

rezistența cauzată de părțile proeminente ale mașinii;

Rezistența la formă este numită și rezistența la presiune sau trageți. Rezistența matriței este componenta principală a rezistenței la aer, atingând 60% din total. Mecanismul de apariție a acestui tip de rezistență este după cum urmează. Când autovehiculul se deplasează în mediul înconjurător de aer, debitul de aer este comprimat în partea din față a vehiculului. Ca urmare, aici se creează o zonă de presiune sporită. Sub influența sa, fluxurile de aer se grăbesc în spatele mașinii. Alunecând de-a lungul suprafeței sale, acestea curg în jurul conturului vehiculului. Cu toate acestea, la un moment dat începe să arate un fenomen de separare a fluxurilor elementare de pe suprafața raționalizată și formarea lor în aceste locuri vârtejuri. În spatele mașinii, fluxul de aer sfărâmă în cele din urmă caroseria vehiculului. Aceasta contribuie la formarea aici a unei regiuni de presiune redusă, unde aerul este aspirat constant din spațiul aerian înconjurător. O ilustrare clasică a prezenței unei zone de presiune redusă este așezarea prafului și murdăriei pe elementele structurale ale spatelui vehiculului. Datorită diferențelor de presiune a aerului din față și din spatele mașinii, se creează o forță de tracțiune. Mai târziu, fluxul de aer se desprinde de suprafața raționalizată și, în consecință, cu cât este mai mică zona de presiune, cu atât mai mică va fi forța de tracțiune.

Distribuția presiunii aerului pe un vehicul în mișcare. Zonele corespund zonei de înaltă presiune, albastru - scăzut. Acordați atenție presiunii rezultate în spatele geamului din spate și, în special, în spatele capacului portbagajului și a barei de protecție - această zonă determină, în principal, aerodinamica corpului. Cu cât este mai puțin, cu atât mai bine.

În acest aspect, următorul fapt este de interes. Este cunoscut faptul că, atunci când două mașini de conducere Formulár reciproc, nu numai că scade rezistența la mișcarea vehiculului reglabilă vine în punga de aer, dar, de asemenea, partea din față, din măsurătorile în tunelul de vânt - 27%. Aceasta se datorează umplerii parțiale a zonei de joasă presiune și reducerea vidului din spatele acesteia.

Din cele de mai sus, este clar că forma corpului unui vehicul în acest caz joacă un rol semnificativ. Corpul mașinii trebuie să fie sculptat astfel încât procesul de deplasare a aerului din zona frontală a mașinii spre spate are loc cu cea mai mică cheltuială de energie, iar cele din urmă sunt determinate în principal de natura formării de vârtej. Cu cât turbulența locală este mai mică care interferează cu debitul normal al jeturilor de aer sub acțiunea diferenței de presiune, cu atât este mai mică forța tracțiunii.

Rezistența la frecare se datorează "lipirii" straturilor de aer care se deplasează către suprafața corpului, în urma căreia fluxul de aer pierde viteza. În acest caz, valoarea rezistenței la frecare depinde de proprietățile materialului pentru finisarea suprafeței corpului, precum și de starea sa. Faptul este că orice suprafață are o energie de suprafață diferită, capabilă să aibă diferite grade de impact asupra mediului. Este mai mare valoarea energiei de suprafață în vehicul a materialului de acoperire, cu cât suprafața este reacționat la nivel molecular cu mediul aerului înconjurător și mai multă energie trebuie să fie cheltuite pentru distrugerea forțelor Van der Waals (forțe de atracție ale moleculelor) care previn cilindreea reciproce substanțe în contact . Acest tip de pierderi reprezintă aproximativ 10-20% din toate pierderile aerodinamice. Valorile mai mici ale rezistenței la fricțiune se referă la autoturisme cu acoperiri noi, bine lustruite, mari la autoturisme cu corpuri sau acoperiri slab colorate, care și-au pierdut în mare parte proprietățile consumatorilor în timp.

Rezistența cauzată de părțile proeminente ale mașinii este de 10 - 15% din total. Deși poate lua mult mai multă importanță pe unele copii ale echipamentelor auto. Dimensiunile sale sunt afectate de elementele structurale cele mai aparent inofensive ale mașinii, cum ar fi mânerele ușilor, brațele ștergătoarelor de parbriz, butucurile roților și alte detalii. Se pare că chiar și aceste lucruri contribuie la rezistența generală a rezistenței aerodinamice la mișcare, iar apendicele lor este foarte semnificativă. Judecător pentru tine: pe timp de noapte a ridicat farurile retractabile crește forța de rezistență a aerului cu 10%, ferestrele deschise - la 5% proprietari set cu deficiențe de vedere auto, șorțuri de murdărie pe toate roțile - 3%, bare de acoperiș - cu 10-12%, oglinzile exterioare - 5-7%, anvelope cu profil larg - cu 2-4%, antena - cu 2%, trapa deschisa - cu 2-5%. Pe de altă parte, există o serie de detalii, utilizarea cărora permite reducerea rezistenței aerodinamice. Deci, stabilind roțile netede hubcaps reduce la 3%, ușa de înlocuire mânere proeminente la un sens aerodinamic optimizat - încastrat și reduce ușor forța de rezistență a aerului. Pentru a elimina rezistența suplimentară cauzată de lama ștergătorului atunci când acesta din urmă se află în poziția de repaus, designerii unor firme ascunde-le într-un golf special, situat între marginea capotei și parbriz. De asemenea, calitatea ansamblului caroseriei joacă un rol semnificativ: decalajul mic al articulațiilor părților corpului poate reduce rezistența cu 2-5%.

Rezistența internă este cauzată de mișcarea fluxurilor de aer prin sistemele de ventilație și de răcire. De obicei, traiectoria fluxului de aer are în acest caz o configurație destul de complexă, care are o mulțime de rezistențe locale. Printre acestea se numără modificări bruște în direcția deplasării aerului, a filtrelor, a radiatoarelor etc.

Pentru a cuantifica tracțiunea aerodinamică, utilizați următoarea relație:

unde: Р - densitatea aerului;
V - viteza de mișcare relativă a aerului și mașinii;
FMID - zona celei mai mari secțiuni transversale a mașinii (zona frontală);
CX - coeficient de drag al aerului (coeficient de raționalizare).

Acum despre "coeficientul de raționalizare a Tse-iks". Conform aceleiași "aerodinamice a mașinii", corectată în funcție de timpul trecut, este de 0,3-0,5 pentru automobile; pentru camionetele de transport 0,4 - 0,6; pentru autobuze 0,5 - 0,8; pentru trenurile de șa 0,65 - 0,9; pentru remorci poate ajunge la unitate. Și, în unele cazuri, utilizarea nerezonabilă a mașinii, poate ajunge până la 1,5 și chiar 2,0. În tunel, valoarea sa poate depăși 4,0. Citez această cifră pentru a ilustra: consumul de energie pentru rezistența aerului la camion este de zece ori mai bun decât cel al unui autoturism.

Rețineți că viteza din formula este pătrată, ceea ce înseamnă că atunci când viteza vehiculului este dublată, rezistența la aer crește de patru ori, iar costurile de alimentare cresc opt ori. Prin urmare, atunci când mașina se deplasează în fluxul orașului, tracțiunea aerodinamică a autovehiculului este mică, iar pe pistă valoarea atinge valori mari. Și ce să spun despre mașinile de curse, care se mișcă la viteze de 300 km / h. În astfel de condiții, aproape toată puterea generată de motor este folosită pentru depășirea rezistenței la aer. Și pentru fiecare extra km / h de creștere a vitezei maxime a mașinii trebuie să plătiți o creștere semnificativă a puterii sau o scădere a CX. De exemplu, lucrul la creșterea capacităților de viteză ale mașinilor care participă la cursele inelului Nascar. inginerii au descoperit ca cresterea vitezei maxime de 8 km / h va necesita o crestere a puterii motorului de 62 kW! Sau scade CX cu 15%.

Cu toate acestea, aerodinamica afectează nu numai viteza mașinii și consumul de combustibil. Competența sa include, de asemenea, sarcinile de a asigura nivelul adecvat al stabilității cursului de schimb, controlabilitatea mașinii și reducerea zgomotului în mișcarea sa.

O atenție deosebită merită influența aerodinamicii asupra stabilității și controlului mașinii. Acest lucru se datorează în primul rând apariției unei forțe de ridicare, care afectează în mod serios performanțele autovehiculului - reduce tracțiunea roților cu drumul și, în unele cazuri, poate fi unul dintre motivele de înclinare a mașinii. Motivul apariției forței de ridicare a mașinii se află sub forma profilului său. Lungimile traseelor ​​de aer care se află sub autovehicul și deasupra acestuia variază semnificativ, prin urmare, fluxul de aer curge de sus trebuie să treacă la o viteză mai mare decât fluxul care se deplasează în josul mașinii. Apoi, legea lui Bernoulli intră în vigoare, conform căreia cu atât mai multă viteză, cu atât mai puțină presiune și viceversa. Prin urmare, în partea de jos a mașinii creează o zonă de presiune crescută, și de mai sus - o scădere. Ca urmare, avem un lift. Designerii tind să facă tot felul de trucuri pentru al reduce la zero și adesea reușesc. Deci, de exemplu, "zece" zero forță de ridicare, și "opt" există o tendință de a crește. Pentru a scăpa de forța de ridicare, puteți instala anti-aripi. Ele creează o forță de strângere suplimentară, deși mai multe și agravează tragerea aerodinamică totală. Trebuie remarcat faptul că acestea sunt folosite în principal pe mașinile de curse. Nu confunda aripa și spoilerul. Fiecare dintre ei își îndeplinește sarcina. Spoilers, care sunt instalate pe modelele seriale ale autoturismelor, sunt proiectate într-o mai mare măsură pentru o mai bună organizare a fluxului de aer.

Articole similare

• Puterea misterioasă a rugăciunii - stadopedia

• Identificarea pericolelor și evaluarea riscurilor - stadopedia

• Suportul material, tehnic și financiar al spitalelor spate - stadopedia

Trimiteți-le prietenilor: