турбулентных струмень
цюнінг машын,  прылада аўтамабіля,  эксплуатацыя машын

турбулентных струмень

Як сучасныя тэхналогіі мяняюць аэрадынаміку аўтамабіля

Нізкі супраціў паветра дапамагае знізіць выдатак паліва. У гэтых адносінах, аднак, існуюць вялізныя магчымасці для развіцця. Пакуль, вядома, адмыслоўцы па аэрадынаміцы згодны з меркаваннем канструктараў.

Аэрадынаміка для тых, хто не ўмее рабіць матацыклы . Гэтыя словы былі вымаўлены Энцо Ферары ў 60-х гадах і наглядна дэманструюць стаўленне шматлікіх тагачасных дызайнераў да гэтага тэхналагічнага аспекту аўтамабіля. Аднак толькі праз дзесяць гадоў надышоў першы нафтавы крызіс і карэнным чынам змянілася ўся іх сістэма каштоўнасцяў. Часы, калі ўсе сілы супраціву ў руху аўтамабіля, і асабліва тыя, якія ўзнікаюць у выніку яго праходжання праз паветраныя пласты, пераадольваюцца шырокімі тэхнічнымі рашэннямі, такімі як павелічэнне працоўнага аб'ёму і магутнасці рухавікоў, незалежна ад колькасці спажыванага паліва, яны сыходзяць, і інжынеры пачынаюць шукаць больш эфектыўныя спосабы дасягнення сваіх мэтаў.

На дадзены момант тэхналагічны фактар ​​аэрадынамікі пакрыты тоўстым пластом пылу забыцця, але ён не зусім новы для дызайнераў. Гісторыя тэхналогій паказвае, што нават у дваццатыя гады прасунутыя і вынаходлівыя мазгі, такія як нямецкі Эдмунд Румплер і венгер Пол Джарай (які стварыў культ Tatra T77), сфармавалі абцякальныя паверхні і заклалі асновы аэрадынамічнага падыходу да дызайну кузава аўтамабіля. За імі рушыла ўслед другая хваля адмыслоўцаў па аэрадынаміцы, такіх як барон Рэйнхард фон Кеніх-Факсенфельд і Вунібальд Кам, якія развілі свае ідэі ў 1930-х гадах.

Усім ясна, што з павелічэннем хуткасці надыходзіць мяжа, вышэй якога супраціў паветра становіцца крытычным фактарам пры кіраванні аўтамабілем. Стварэнне аэрадынамічна аптымізаваных формаў можа значна зрушыць гэтую мяжу ўверх і выяўляецца так званым каэфіцыентам патоку Cx, паколькі значэнне 1,05 мае куб, інвертаваны перпендыкулярна патоку паветра (калі ён паварочваецца на 45 градусаў уздоўж сваёй восі, так што край яго накіраваная супраць патоку памяншаецца да 0,80). Тым не менш, гэты каэфіцыент з'яўляецца толькі адной часткай раўнання супраціву паветра памер франтальнай плошчы аўтамабіля (A) павінен быць дададзены ў якасці істотнага элемента. Першай з задач адмыслоўцаў па аэрадынаміцы з'яўляецца стварэнне чыстых, аэрадынамічна эфектыўных паверхняў (фактараў, якіх, як мы ўбачым, у аўтамабілі шмат), што ў канчатковым выніку прыводзіць да паніжэння каэфіцыента струменя. Каб вымераць апошняе, неабходна аэрадынамічная труба, якая з'яўляецца дарагім і надзвычай складаным аб'ектам - прыкладам гэтага з'яўляецца уведзены ў эксплуатацыю ў 2009 годзе тунэль BMW, які абышоўся кампаніі ў 170 мільёнаў еўра. Самым важным кампанентам у ім з'яўляецца не гіганцкі вентылятар, які спажывае гэтулькі электрычнасці, што яму патрэбна асобная трансфарматарная станцыя, а дакладны ролікавы стэнд, які вымярае ўсе сілы і моманты, якія паветраны бруя аказвае на аўтамабіль. Яго задача складаецца ў тым, каб ацаніць усё ўзаемадзеянне аўтамабіля з паветранымі струменямі і дапамагчы адмыслоўцам вывучыць кожную дэталь і змяніць яе такім чынам, каб не толькі зрабіць яе эфектыўнай у паветраным струмені, але і ў адпаведнасці з пажаданнямі дызайнераў. , У прынцыпе, асноўныя складнікі супраціву, з якім сутыкаецца аўтамабіль, узнікаюць, калі паветра перад ім сціскаецца і ссоўваецца і нешта надзвычай важнае з-за моцнай турбулентнасці за яго задняй часткай. Тамака ўтворыцца зона нізкага ціску, якая мае тэндэнцыю цягнуць машыну, што, у сваю чаргу, змешваецца з моцным уплывам віхуры, які адмыслоўцы па аэрадынаміцы таксама завуць "мёртвым узбуджэннем". Па лагічных чынніках за мадэлямі ўніверсалаў узровень паніжанага ціску вышэй, у выніку чаго каэфіцыент выдатку пагаршаецца.

Аэрадынамічныя фактары супраціву

Апошняе залежыць не толькі ад такіх фактараў, як агульная форма аўтамабіля, але і ад пэўных дэталяў і паверхняў. На практыцы агульная форма і прапорцыі сучасных аўтамабіляў маюць 40-адсоткавую дзель агульнага супраціву паветра, чвэрць якой вызначаецца структурай паверхні аб'екта і такімі элементамі, як люстэркі, ліхтары, нумарны знак і антэна. 10% супрацівы паветра абумоўлена струменем, праходзілым праз адтуліны да тормазаў, рухавіку і скрынцы перадач. 20% з'яўляюцца вынікам віхуры ў розных канструкцыях падлогі і падвескі, гэта значыць усяго, што адбываецца пад аўтамабілем. І самае цікавае - да 30% супраціву паветра абумоўлена віхурамі, створанымі вакол колаў і крылаў. Практычная дэманстрацыя гэтай з'явы дае дакладнае ўказанне на гэта каэфіцыент выдатку ад 0,28 на аўтамабіль памяншаецца да 0,18, калі колы зняты, а адтуліны ў крыле пакрытыя завяршэннем формы аўтамабіля. Не выпадкова, што ўсе аўтамабілі з дзіўна нізкім выдаткам, такія як першы Honda Insight і электрамабіль GM EV1, маюць утоеныя заднія крылы. Агульная аэрадынамічная форма і зачыненая перадпакой частка з-за таго, што электрарухавіку не патрабуецца вялікая колькасць астуджальнага паветра, дазволілі распрацоўнікам GM распрацаваць мадэль EV1 з каэфіцыентам выдатку ўсяго 0,195. Мадэль Тэсла 3 мае Cx 0,21. Для памяншэння віхуры вакол колаў у аўтамабілях з рухавікамі ўнутранага згарання выкарыстоўваюцца так званыя. «Паветраныя завесы» у выглядзе тонкага вертыкальнага струменя паветра накіраваныя з адтуліны ў пярэднім бамперы, абдзімаючы колы і стабілізуючы віхуры. Струмень да рухавіка абмежаваны аэрадынамічнымі жалюзі, а дно цалкам зачынена.

Чым ніжэй значэнні сіл, якія вымяраюцца ролікавай стойкай, тым ніжэй Cx. Па стандарце ён вымяраецца з хуткасцю 140 км / ч значэнне 0,30, напрыклад, азначае, што 30 адсоткаў паветра, праз які праходзіць аўтамабіль, разганяюцца да хуткасці яго руху. Што да пярэдняй вобласці, яе счытванне патрабуе значна прасцейшай працэдуры для гэтага з дапамогай лазера вонкавыя контуры аўтамабіля обрисовываются, калі глядзець спераду, і разлічваецца зачынены пляц у квадратных метрах. Пасля ён памнажаецца на каэфіцыент патоку для атрымання агульнага супраціўлення паветра аўтамабіля ў квадратных метрах.

Вяртаючыся да гістарычнага плана нашага аэрадынамічнага апісання, мы выяўляем, што стварэнне стандартызаванага цыклу вымярэння выдатку паліва (NEFZ) у 1996 году фактычна згуляла негатыўную ролю ў аэрадынамічнай эвалюцыі аўтамабіляў (якая значна прасунулася ў 1980-х гадах). ) таму што аэрадынамічны фактар ​​аказвае нязначны ўплыў з-за кароткага перыяду высакахуткаснага руху. Нягледзячы на ​​памяншэнне каэфіцыента струменя з цягам часу, павелічэнне памераў аўтамабіляў у кожным класе прыводзіць да павелічэння лэбавага пляца і, такім чынам, да павелічэння супраціву паветра. Такія аўтамабілі, як VW Golf, Opel Astra і BMW 7 Series, мелі больш высокі супраціў паветра, чым іх папярэднікі ў 1990-х гадах. Гэтай тэндэнцыі спрыяе кагорта уражлівых мадэляў пазадарожнікаў з іх вялікім франтальным пляцам і які пагаршаецца струменем. Гэты тып аўтамабіляў падвяргаўся крытыцы ў асноўным за яго велізарную вагу, але на практыцы гэты фактар ​​набывае ніжэйшае адноснае значэнне з павелічэннем хуткасці у той час як пры руху за горадам са хуткасцю каля 90 км / ч дзель супраціву паветра складае каля 50 адсоткаў, на хуткасцях шашы ён павялічваецца да 80 працэнтаў ад агульнага супраціву, з якім сутыкаецца аўтамабіль.

аэрадынамічная труба

Іншым прыкладам ролі супраціву паветра ў працы аўтамабіля з'яўляецца тыповая мадэль Smart city. Двухмесны аўтамабіль можа быць спрытным і спрытным на гарадскіх вуліцах, але кароткі і прапарцыйны корпус вельмі неэфектыўны з аэрадынамічнага пункта гледжання. На фоне невялікай вагі, супраціў паветра становіцца ўсё важнейшым элементам, і з Smart пачынае аказваць моцны ўплыў на хуткасці 50 км / ч. Нядзіўна, што ён не апраўдаў чаканняў нізкага кошту, нягледзячы на ​​сваю лёгкую канструкцыю.

Нягледзячы на ​​недахопы Smart, аднак, стаўленне матчынай кампаніі Mercedes да аэрадынамікі з'яўляецца прыкладам метадычнага, паслядоўнага і актыўнага падыходу да працэсу стварэння эфектыўных формаў. Можна сцвярджаць, што вынікі інвестыцый у аэрадынамічныя трубы і напружанай працы ў гэтай галіне асабліва бачныя ў гэтай кампаніі. Асабліва дзіўным прыкладам эфекту гэтага працэсу з'яўляецца той факт, што бягучы S-клас (Cx 0,24) мае меншы супраціў пластам паветра, чым Golf VII (0,28). Падчас пошуку большай унутранай прасторы форма кампактнай мадэлі набыла даволі вялікі франтальны пляц, а каэфіцыент струменя горш, чым у S-класа з-за карацейшай даўжыні, што не дазваляе ствараць доўгія абцякальныя паверхні і ў асноўным з-за рэзкага пераходу ў тыл, спрыяльнага адукацыі віхур. VW быў непахісны ў тым, што новы Golf восьмага пакалення будзе мець значна меншы супраціў паветра і ніжэйшую і абцякальную форму, але, нягледзячы на ​​новы дызайн і магчымасці тэставання, гэта аказалася надзвычай складаным для аўтамабіля. з гэтым фарматам. Тым не менш, з яго каэфіцыентам 0,275, гэта самы аэрадынамічны Golf, калі-небудзь створаны. Самы нізкі зарэгістраваны каэфіцыент выдатку 0,22 на аўтамабіль з рухавіком унутранага згарання гэта ў Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.

перавага электрамабіляў

Яшчэ адным прыкладам важнасці аэрадынамічнай формы на фоне вагі з`яўляюцца сучасныя гібрыдныя мадэлі і тым больш электрамабілі. У выпадку Prius, напрыклад, неабходнасць у высока аэрадынамічнай форме таксама прадыктавана тым фактам, што з павелічэннем хуткасці эфектыўнасць гібрыднай сілавой усталёўкі памяншаецца. У выпадку электрамабіляў усё, што злучана з павелічэннем прабегу ў электрычным рэжыме, надзвычай важна. Па меркаванні экспертаў, страта вагі ў 100 кг павялічыць прабег аўтамабіля ўсяго на некалькі кіламетраў, але, з іншага боку, аэрадынаміка мае першараднае значэнне для электрамабіля. Па-першае, таму што вялікая маса гэтых аўтамабіляў дазваляе ім вяртаць частку энергіі, спажыванай рэкуперацыяй, і, па-другое, таму, што высокі крутоўны момант электрарухавіка дазваляе кампенсаваць уплыў вагі пры запуску, а яго эфектыўнасць змяншаецца на высокіх хуткасцях і высокіх хуткасцях. Акрамя таго, сілавой электроніцы і электрарухавіку патрабуецца менш астуджальнага паветра, што дазваляе паменшыць адтуліну ў перадпакоі часткі аўтамабіля, што, як мы ўжо адзначалі, з'яўляецца асноўным чыннікам пагаршэння струменя цела. Іншым элементам матывацыі дызайнераў ствараць больш аэрадынамічна эфектыўныя формы ў сучасных гібрыдных мадэлях з які падключаецца модулем з'яўляецца рэжым руху без паскарэння толькі з дапамогай электрарухавіка ці так званы. парусны спорт. У адрозненне ад ветразных лодак, дзе тэрмін выкарыстоўваецца і вецер павінен перамяшчаць лодку, у аўтамабілях прабег з электрычнасцю павялічыўся б, калі б аўтамабіль меў меншы супраціў паветры. Стварэнне аэрадынамічна аптымізаванай формы з'яўляецца найболей эканамічна эфектыўным спосабам паніжэння выдатку паліва.

Каэфіцыенты выдатку некаторых вядомых аўтамабіляў:

Мерседэс Сімплекс

Вытворчасць 1904, Cx = 1,05

Аўтамабіль Rumpler

Вытворчасць 1921, Cx = 0,28

Мадэль Ford

Вытворчасць 1927, Cx = 0,70

Эксперыментальная мадэль Кама

Вытворчасць 1938 г., Cx = 0,36.

Мэрсэдэс рэкордны аўтамабіль

Вытворчасць 1938, Cx = 0,12

Аўтобус VW

Вытворчасць 1950, Cx = 0,44

Фольксваген "Чарапаха"

Вытворчасць 1951, Cx = 0,40

Панхард Дзіна

Вытворчасць 1954 г., Cx = 0,26.

Porsche 356 A

Вытворчасць 1957 г., Cx = 0,36.

MG EX 181

Вытворчасць 1957 г., Cx = 0,15

Citroen DS 19

Вытворчасць 1963, Cx = 0,33

Спартыўны прынц NSU

Вытворчасць 1966, Cx = 0,38

Мэрсэдэс З 111

Вытворчасць 1970, Cx = 0,29

Volvo 245 Універсал

Вытворчасць 1975, Cx = 0,47

Аўдзі 100

Вытворчасць 1983, Cx = 0,31

Мэрсэдэс W 124

Вытворчасць 1985, Cx = 0,29

Lamborghini Countach

Вытворчасць 1990, Cx = 0,40

Toyota Prius 1

Вытворчасць 1997, Cx = 0,29

Дадаць каментар