Flussu turbulente
Cuntenuti
Cumu a tecnulugia muderna cambia l'aerodinamica di l'auto
A bassa resistenza à l'aria aiuta à riduce u cunsumu di carburante. In questu sensu, però, ci sò tremende opportunità per u sviluppu. Finu avà, benintesa, l'esperti in aerodinamica sò d'accordu cù l'opinione di i cuncettori.
"Aerodinamica per Quelli chì ùn ponu micca fà Motociclette". Queste parolle sò state dite da Enzo Ferrari in l'anni 60 è mostranu chjaramente l'attitudine di parechji cuncettori di l'epica versu questu aspettu tecnologicu di a vittura. Tuttavia, solu dece anni dopu hè ghjunta a prima crisa petrolifera è tuttu u so sistema di valori hà cambiatu radicalmente. Tempi in cui tutte e forze di resistenza in u muvimentu di a vittura, è in particulare quelle chì si presentanu per via di u so passaghju per i strati d'aria, sò superate da ampie soluzioni tecniche, cume aumentà u spostamentu è a putenza di i motori, indipendentemente da a quantità di carburante consumatu, si ne vanu, è l'ingegneri cumincianu cercà modi più efficaci per uttene i vostri scopi.
À u mumentu, u fattore tecnulugicu di l'aerodinamica hè cupertu cun una strata spessa di polvere di l'oblit, ma ùn hè micca interamente novu per i cuncettori. A storia di a tecnulugia mostra chì ancu in l'anni vinti, cervelli avanzati è inventivi cum'è l'alemanu Edmund Rumpler è l'ungherese Paul Jaray (chì hà creatu u cultu di u Tatra T77) anu furmatu superfici aerodinamiche è postu e basi per un approcciu aerodinamicu à a cuncezzione di a vittura. Sò stati seguitati da una seconda onda di specialisti aerodinamichi cum'è u Barone Reinhard von Kenich-Faxenfeld è Wunibald Kam, chì anu sviluppatu e so idee in l'anni 1930.
Hè chjaru per tutti chì, cù a velocità crescente, vene un limitu, sopra à quale a resistenza di l'aria diventa un fattore criticu in a guida di una vittura. A creazione di forme aerodinamicamente ottimizzate pò trasfurmà stu limitu in modu significativu è hè spressione da u chjamatu coefficient di flussu Cx, postu chì un valore di 1,05 hà un cubu invertitu perpendicularmente à u flussu d'aria (se hè rotatu 45 gradi longu u so assi, cusì chì u so bordu upstream hè ridutta à 0,80). Tuttavia, stu coefficient hè solu una parte di l'equazioni di resistenza di l'aria - a dimensione di l'area frontale di a vittura (A) deve esse aghjuntu cum'è un elementu essenziale. U primu di i travaglii di l'aerodinamichi hè di creà superfici pulite, aerodinamicamente efficaci (fattori di quale, cum'è avemu da vede, ci sò assai in a vittura), chì ultimamente porta à una diminuzione di u coefficient di flussu. Per misurà l'ultime, hè necessariu un tunnel di ventu, chì hè un stabilimentu caru è estremamente cumplessu - un esempiu di questu hè u tunnel di 2009 milioni d'euro di BMW cumissioni in 170. U cumpunente più impurtante in questu ùn hè micca un fan giant, chì cunsuma tanta electricità chì hà bisognu di una stazione di trasfurmazioni separata, ma un stand di rulli precisu chì misura tutte e forze è i mumenti chì u jet d'aria esercita nantu à a vittura. U so travagliu hè di valutà tutte l'interazzione di a vittura cù u flussu di l'aria è aiutanu i specialisti à studià ogni dettagliu è cambiallu in tale manera chì ùn solu rende efficace in u flussu d'aria, ma ancu in cunfurmità cù i desideri di i diseggiani. . In fondu, i principali cumpunenti di trascinamentu chì una vittura incontra venenu da quandu l'aria davanti à ellu si comprime è si sposta è - qualcosa di estremamente impurtante - da l'intensa turbulenza daretu à ellu à a parte posteriore. Ci hè furmata una zona di bassa pressione chì tende à tirà a vittura, chì à u turnu si mischia cù a forte influenza di u vortice, chì l'aerodinamichi chjamanu ancu "excitazione morta". Per ragioni lògichi, daretu à i mudelli immubiliarii, u livellu di pressione ridutta hè più altu, per via di quale u coefficient di flussu deteriorate.
Fattori di trascinamentu aerodinamicu
L'ultime dipende micca solu di fatturi, cum'è a forma generale di a vittura, ma ancu di parti è superfici specifiche. In pratica, a forma generale è e proporzioni di e vitture muderne anu una parte di 40 per centu di a resistenza di l'aria tutale, un quartu di quale hè determinatu da a struttura di a superficia di l'ughjettu è e caratteristiche cum'è specchi, luci, targhetta è antenna. U 10% di a resistenza di l'aria hè dovutu à u flussu attraversu i buchi à i freni, u mutore è a scatula di trasmissione. 20% sò u risultatu di vortex in e diverse strutture di pavimentu è di sospensjoni, vale à dì tuttu ciò chì passa sottu à a vittura. È u più interessante hè chì finu à u 30% di a resistenza di l'aria hè dovutu à i vortici creati intornu à i roti è l'ale. Una dimostrazione pratica di stu fenomenu dà una indicazione chjara di questu - u coefficient di cunsumu da 0,28 per caru diminuite à 0,18 quandu i roti sò sguassati è i buchi in l'ala sò cuparti cù u cumpletu di a forma di a vittura. Ùn hè micca una coincidenza chì tutte e vitture sorprendentemente bassu, cum'è a prima Honda Insight è a vittura elettrica EV1 di GM, anu ammucciatu parafanghi posteriori. A forma aerodinamica generale è u front-end chjusu, per via di u fattu chì u mutore elettricu ùn hà micca bisognu di una grande quantità di aria di rinfrescante, permettenu à i sviluppatori GM di sviluppà u mudellu EV1 cù un coefficient di flussu di solu 0,195. Tesla mudellu 3 hà Cx 0,21. Per riduce u vortice intornu à i roti in i veiculi cù mutori di combustione interna, cusì chjamatu. "Air curtains" in a forma di un flussu di l'aria verticale magre sò diretti da l'apertura in u paraurti di fronte, sopra i roti è stabilizzà i vortici. U flussu à u mutore hè limitatu da persiane aerodinamica, è u fondu hè cumplettamente chjusu.
A più bassa e forze misurate da u roller stand, u più bassu u Cx. Sicondu u standard, hè misurata à una vitezza di 140 km / h - un valore di 0,30, per esempiu, significa chì u 30 per centu di l'aria chì passa una vittura accelera à a so vitezza. In quantu à l'area di fronte, a so lettura precisa una prucedura assai più simplice - per questu, cù l'aiutu di un laser, i contorni esterni di a vittura sò delineati quandu si vede da u fronte, è l'area chjusa in metri quadrati hè calculata. Questu hè in seguitu multiplicatu da u fattore di flussu per ottene a resistenza totale di l'aria di u veiculu in metri quadrati.
Riturnendu à u schema storicu di a nostra descrizzione aerodinamica, truvamu chì a creazione di u ciculu di misurazione di u cunsumu di carburante standardizatu (NEFZ) in u 1996 hà avutu un rolu negativu in l'evoluzione aerodinamica di l'automobile (chì avanzava significativamente in l'anni 1980). ) perchè u fattore aerodinamicu hà pocu effettu per via di u cortu periodu di muvimentu à alta velocità. Ancu s'è u coefficient di flussu diminuite cù u tempu, l'aumentu di a dimensione di i veiculi in ogni classa si traduce in un incrementu di l'area frontale è dunque un aumentu di a resistenza di l'aria. Cars cum'è a VW Golf, l'Opel Astra è a BMW 7 Series anu avutu una resistenza di l'aria più altu ch'è i so predecessori in l'anni 1990. Questa tendenza hè alimentata da una cohorte di mudelli SUV impressiunanti cù a so grande zona frontale è u trafficu deteriorante. Stu tipu di vittura hè statu criticatu principarmenti per u so pesu enormu, ma in a pratica stu fattore assume una minore impurtanza relativa cù a velocità crescente - mentre chì quandu guida fora di a cità à una vitezza di circa 90 km / h, a proporzione di resistenza di l'aria hè. circa 50 per centu, à A velocità di l'autostrada, aumenta à 80 per centu di a trascinamentu tutale chì u veiculu scontra.
Tubu aerodinamicu
Un altru esempiu di u rolu di a resistenza à l'aria in e prestazioni di i veiculi hè u mudellu tipicu di Smart City. Una vittura à dui posti pò esse agile è agile in e strade di a cità, ma un corpu cortu è ben prupurziunatu hè estremamente inefficiente da un puntu di vista aerodinamicu. Nantu à u fondu di u pesu leggeru, a resistenza à l'aria diventa un elementu di più in più impurtante, è cù u Smart principia à avè un forte impattu à velocità di 50 km / h. Ùn ci hè da stupisce ch'ella sia cascata corta da l'aspettative per u low cost malgradu u so design liggeru.
Malgradu i difetti di Smart, però, l'approcciu di l'aerodinamica di a casa madre Mercedes exemplifica un approcciu metodicu, coherente è proattivu à u prucessu di creazione di forme efficienti. Pò esse dichjaratu chì i risultati di l'investimenti in i tunnel di ventu è u travagliu duru in questa zona sò soprattuttu visibili in questa cumpagnia. Un esempiu particularmente impressiunanti di l'effettu di stu prucessu hè u fattu chì l'attuale S-Class (Cx 0,24) hà menu resistenza di u ventu cà u Golf VII (0,28). In u prucessu di truvà più spaziu internu, a forma di u mudellu compactu hà acquistatu una zona frontale piuttostu grande, è u coefficient di flussu hè peggiu di quellu di a classe S per via di a lunghezza più corta, chì ùn permette micca superfici longhi streamlined. è soprattuttu per una transizione brusca à a parte posteriore, chì prumove a furmazione di vortici. VW era fermu chì a nova Golf di l'ottava generazione avaria significativamente menu resistenza à l'aria è una forma più bassa è più simplificata, ma malgradu u novu disignu è e capacità di teste, questu hè statu assai sfida per a vittura. cù stu formatu. Tuttavia, cù un fattore di 0,275, questu hè u Golf più aerodinamicu mai fattu. U più bassu cunsumu di carburante registratu di 0,22 per veiculu cù un mutore di combustione interna hè quellu di u Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
U vantaghju di i veiculi elettrichi
Un altru esempiu di l'impurtanza di a forma aerodinamica annantu à u fondu di u pesu sò i mudelli ibridi muderni è ancu di più i veiculi elettrichi. In u casu di u Prius, per esempiu, a necessità di una forma altamente aerodinamica hè ancu dettata da u fattu chì à misura chì a velocità aumenta, l'efficienza di u powertrain ibridu diminuisce. In u casu di i veiculi elettrichi, tuttu ciò chì tocca à u chilometraghju aumentatu in modu elettricu hè estremamente impurtante. Sicondu i sperti, una perdita di pesu di 100 kg aumenterà u chilometraghju di a vittura di pochi chilometri, ma d'altra parte, l'aerodinamica hè di primura per una vittura elettrica. Prima, perchè a grande massa di sti veiculi li permette di recuperà una parte di l'energia cunsumata da a recuperazione, è in segundu, perchè l'alte coppia di u mutore elettricu li permette di cumpensà l'effettu di u pesu durante a partenza, è a so efficienza diminuisce à alta velocità è alta velocità. Inoltre, l'elettronica di putenza è u mutore elettricu necessitanu menu aria di raffreddamentu, chì permette una apertura più chjuca in fronte di a vittura, chì, cum'è avemu nutatu, hè a causa principale di u flussu di u corpu riduttu. Un altru elementu in a motivazione di i cuncettori per creà forme più aerodinamiche efficienti in i mudelli ibridi plug-in moderni hè u modu solu elettricu senza accelerazione, o cusì chjamatu. vela. A cuntrariu di e barche à vela, induve u termine hè adupratu è u ventu hà da spustà a barca, in e vitture u chilometraggio alimentatu elettricamente aumenterebbe se a vittura avia menu resistenza à l'aria. A creazione di una forma ottimizzata aerodinamicamente hè u modu più economicu per riduce u cunsumu di carburante.
I coefficienti di cunsumu di alcune vitture famose:
Mercedes Simplex
Manifattura 1904, Cx = 1,05
Rumpler vagone di caduta
Manifattura 1921, Cx = 0,28
Ford Model T
Manifattura 1927, Cx = 0,70
Kama mudellu sperimentale
Fabbricatu in 1938, Cx = 0,36.
Vittura record di Mercedes
Manifattura 1938, Cx = 0,12
autobus VW
Manifattura 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Turtle"
Manifattura 1951, Cx = 0,40
Panhard Dina
Fabbricatu in 1954, Cx = 0,26.
Porsche 356 A.
Fabbricatu in 1957, Cx = 0,36.
MG EX 181
Produzzione 1957, Cx = 0,15
Citroen DS 19
Manifattura 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prince
Manifattura 1966, Cx = 0,38
Coprisedili Mercedes S 111
Manifattura 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 Estate
Manifattura 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Manifattura 1983, Cx = 0,31
Coprisedili Mercedes W 124
Manifattura 1985, Cx = 0,29
Lamborghini Countach
Manifattura 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Manifattura 1997, Cx = 0,29
