Turbulent Stroum
Inhalt
Wéi modern Technologie d'Aerodynamik verännert
Niddereg Loftbeständegkeet hëlleft de Verbrauch ze reduzéieren. An dësem Respekt ginn et awer enorm Méiglechkeeten fir Entwécklung. Sou wäit, natierlech, aerodynamesch Experten averstanen mat der Meenung vun den Designer.
"Aerodynamik fir déi, déi kee Motorrieder kënne maachen." Dës Wierder goufe vum Enzo Ferrari an de 60er Jore geschwat a beweisen däitlech d'Haltung vu ville Designer vun der Zäit zu dësem technologeschen Aspekt vum Auto. Wéi och ëmmer, nëmmen zéng Joer méi spéit koum déi éischt Uelegkris an hire ganze Wäertsystem huet sech radikal geännert. D'Zäite wou all d'Resistenzkräfte bei der Bewegung vum Auto, a besonnesch déi, déi als Resultat vu sengem Passage duerch d'Loftschichten entstinn, duerch extensiv technesch Léisungen iwwerwonne ginn, sou wéi d'Verschiebung an d'Kraaft vun de Motoren erhéijen, onofhängeg vun der Quantitéit u verbrauchtem Brennstoff, si ginn ewech, an d'Ingenieure fänken un Sich no méi effektive Weeër fir Är Ziler z'erreechen.
Am Moment ass den technologesche Faktor vun der Aerodynamik mat enger décker Schicht vu Staub vum Vergiessenheet bedeckt, awer et ass net ganz nei fir Designer. D'Geschicht vun der Technologie weist datt och an den 77er Joren fortgeschratt an erfindlech Gehirer wéi den Däitschen Edmund Rumpler an den Ungar Paul Jaray (deen de Kult vum Tatra T1930 erstallt huet) gestreamten Uewerflächen geformt hunn an d'Fundamenter fir eng aerodynamesch Approche zum Design vum Autoskarosser geluecht hunn. Si goufe vun enger zweeter Welle vun aerodynamesche Spezialiste wéi dem Baron Reinhard von Könich-Faxenfeld a Wunibald Kam gefollegt, déi hir Iddien an den XNUMXer Joren entwéckelt hunn.
Et ass kloer fir jiddereen, datt mat der Erhéijung vun der Geschwindegkeet eng Limite kënnt, iwwer déi d'Loftresistenz e kritesche Faktor beim Autofueren gëtt. D'Schafung vun aerodynamesch optimiséierte Formen kann dës Limit däitlech no uewen verréckelen a gëtt duerch de sougenannte Flowkoeffizient Cx ausgedréckt, well e Wäert vun 1,05 e Würfel senkrecht zum Loftfloss ëmgedréint huet (wann se 45 Grad laanscht seng Achs gedréit gëtt, sou datt seng Upstream Rand ass op 0,80 reduzéiert). Wéi och ëmmer, dëse Koeffizient ass nëmmen een Deel vun der Loftresistenzgleichung - d'Gréisst vum Frontalgebitt vum Auto (A) muss als e wesentlecht Element derbäigesat ginn. Déi éischt vun den Aufgaben vun Aerodynamik ass et propper, aerodynamesch effizient Flächen ze kreéieren (Faktoren vun deenen, wéi mir gesinn, vill am Auto sinn), wat schlussendlech zu enger Ofsenkung vum Flowkoeffizient féiert. Fir dat lescht ze moossen, brauch ee Wandtunnel, wat eng deier an extrem komplizéiert Anlag ass – e Beispill dovun ass de BMW säin Tunnel vun 2009 Milliounen Euro, deen 170 a Betrib geholl gouf. Déi wichtegst Bestanddeel dorun ass net e riesegen Fan, dee sou vill Stroum verbraucht, datt et eng separat Transformatorstatioun brauch, mee e genee Rollerstand, deen all d'Kräften a Momenter moosst, déi de Loftstrahl op den Auto ausübt. Seng Aarbecht ass all Interaktioun vum Auto mam Loftfloss ze evaluéieren an d'Spezialisten ze hëllefen all Detail ze studéieren an z'änneren sou datt et net nëmmen am Loftfloss effizient ass, awer och am Aklang mat de Wënsch vun den Designer . Grondsätzlech kommen d'Haaptdragkomponenten, déi en Auto begéint, aus wann d'Loft virun him kompriméiert a verréckelt an - eppes extrem wichteg - vun der intensiver Turbulenz hannendrun hannendrun. Do entsteet sech eng Déifdrockzon, déi éischter den Auto zéien, déi sech nees mam staarken Afloss vum Wirbel vermëscht, deen d'Aerodynamik och "dout excitation" nennen. Aus logesche Grënn, hannert Immobiliemodeller ass den Niveau vum reduzéierten Drock méi héich, als Resultat vun deem de Flowkoeffizient verschlechtert.
Aerodynamesch Drag Faktoren
Déi lescht hänkt net nëmmen vu Faktoren wéi d'Gesamtform vum Auto of, awer och op spezifeschen Deeler a Flächen. An der Praxis hunn d'Gesamtform an d'Proportiounen vu modernen Autoen e 40 Prozent Undeel vun der totaler Loftresistenz, e Véierel vun deem gëtt duerch Objektoberflächestruktur a Funktiounen wéi Spigelen, Luuchten, Nummerplack an Antenne bestëmmt. 10% vun der Loftresistenz ass wéinst dem Flux duerch d'Lächer op d'Bremsen, de Motor an d'Gearbox. 20% sinn d'Resultat vun Wirbelen an de verschiddene Buedem an Ophiewe Strukturen, dat ass, alles wat ënnert dem Auto geschitt. An déi interessantst Saach ass datt bis zu 30% vun der Loftresistenz wéinst de Wirbelen, déi ronderëm d'Rieder a Flilleken entstinn. Eng praktesch Demonstratioun vun dësem Phänomen gëtt eng kloer Indikatioun vun dësem - de Verbrauchskoeffizient vun 0,28 pro Auto fällt op 0,18 wann d'Rieder ofgeschaaft ginn an d'Lächer am Flillek mat der Fäerdegstellung vun der Form vum Auto bedeckt ginn. Et ass keen Zoufall datt all iwwerraschend niddereg Kilometer Autoen, wéi den éischten Honda Insight an den GM's EV1 Elektroauto, verstoppt hënneschte Fender hunn. Déi allgemeng aerodynamesch Form an de zouene Frontend, wéinst der Tatsaach, datt den Elektromotor keng grouss Quantitéit vu Kälteluft erfuerdert, hunn d'GM Entwéckler erlaabt den EV1 Modell mat engem Flowkoeffizient vun nëmmen 0,195 z'entwéckelen. Tesla Modell 3 huet Cx 0,21. Fir de Wirbel ëm d'Rieder an Gefierer mat Verbrennungsmotoren ze reduzéieren, sougenannte. "Loft Riddoen" an der Form vun engem dënnen vertikalen Loftstroum ginn aus der Ouverture am viischten Bumper geleet, ronderëm d'Rieder blosen an d'Wirbelen stabiliséieren. De Flux op de Motor ass limitéiert duerch aerodynamesch Schalter, an de Buedem ass komplett zou.
Wat méi niddereg d'Kräften, déi vum Rollerstand gemooss sinn, wat méi niddereg ass den Cx. Geméiss dem Standard gëtt et mat enger Geschwindegkeet vun 140 km / h gemooss - e Wäert vun 0,30, zum Beispill, heescht datt 30 Prozent vun der Loft, déi en Auto passéiert, op seng Geschwindegkeet beschleunegt. Wat d'Frontfläch ugeet, erfuerdert seng Liesung eng vill méi einfach Prozedur - dofir, mat der Hëllef vun engem Laser, sinn d'extern Konturen vum Auto skizzéiert wann se vu viru gekuckt ginn, an de zouene Beräich a Quadratmeter gëtt berechent. Dëst gëtt duerno mam Flowfaktor multiplizéiert fir d'Gesamtluftresistenz vum Gefier a Quadratmeter ze kréien.
Zréck op den historesche Kontur vun eiser aerodynamescher Beschreiwung, fanne mir datt d'Schafung vum standardiséierte Brennstoffverbrauchmesszyklus (NEFZ) am Joer 1996 tatsächlech eng negativ Roll an der aerodynamescher Evolutioun vun Autoen gespillt huet (déi däitlech an den 1980er Joren fortgeschratt ass). ) well den aerodynamesche Faktor wéineg Effekt huet wéinst der kuerzer Period vun der Héichgeschwindegkeet. Och wann de Flowkoeffizient mat der Zäit erofgeet, d'Erhéijung vun der Gréisst vun de Gefierer an all Klass féiert zu enger Erhéijung vum Frontfläche an dofir eng Erhéijung vun der Loftresistenz. Autoe wéi de VW Golf, Opel Astra a BMW 7 Serie haten méi héich Loftresistenz wéi hir Virgänger an den 1990er. Dësen Trend gëtt vun enger Kohort vun beandrockende SUV Modeller mat hirem grousse Frontfläche a verschlechterten Traffic ugedriwwen. Dës Zort Auto gouf virun allem fir säin enormt Gewiicht kritiséiert, mä an der Praxis hëlt dëse Faktor bei enger Erhéijung vun der Geschwindegkeet eng méi niddereg relativ Wichtegkeet un - wärend beim Fuere ausserhalb vun der Stad mat enger Geschwindegkeet vu ronn 90 km/h den Undeel vun der Loftresistenz ass. iwwer 50 Prozent, bei Op Autobunne Vitesse, et vergréissert ze 80 Prozent vun der Ganzen zéien d'Gefier begéint.
Aerodynamic Rouer
En anert Beispill vun der Roll vun der Loftwiderstand bei der Leeschtung vum Gefier ass den typesche Smart City Modell. En Zwee-Seater Auto kann op Stadstroossen zimmlech a fläisseg sinn, awer e kuerzen a proportionale Kierper ass extrem effizient aus aerodynamescher Siicht. Géint den Hannergrond vum Liichtgewiicht gëtt d'Loftwiderstands ëmmer méi e wichtegt Element a mam Smart fänkt e staarken Impakt op Geschwindegkeete vu 50 km / h un ze hunn.Kee Wonner datt et trotz sengem Liichtgewiicht kuerz no Erwaardunge fir niddreg Käschte gefall ass.
Trotz de Mängel vum Smart ass awer d'Approche vun der Mammefirma Mercedes zu der Aerodynamik eng methodesch, konsequent a proaktiv Approche zum Prozess fir effizient Formen ze kreéieren. Et kann argumentéiert ginn datt d'Resultater vun Investitiounen a Wandtunnelen an haarder Aarbecht an dësem Beräich besonnesch an dëser Firma ze gesinn sinn. E besonnesch markant Beispill vum Effekt vun dësem Prozess ass d'Tatsaach, datt déi aktuell S-Klass (Cx 0,24) manner Wandresistenz huet wéi de Golf VII (0,28). Am Prozess fir méi bannenzeg Plaz ze fannen, huet d'Form vum kompakten Modell e zimlech grousst Frontfläche kritt, an de Flowkoeffizient ass méi schlëmm wéi dee vun der S-Klass wéinst der méi kuerzer Längt, déi net laang streamlined Flächen erlaabt an haaptsächlech wéinst engem scharfen Iwwergank op der Heck, d'Bildung vu Wirbelen förderen. VW war onbestänneg, datt déi nei aachte Generatioun Golf däitlech manner Loftresistenz an eng méi niddereg a méi streamlined Form hätt, awer trotz dem neien Design an Testfäegkeeten, huet dat fir den Auto extrem Erausfuerderung bewisen. mat dësem Format. Wéi och ëmmer, mat engem Faktor vun 0,275 ass dëst deen aerodynamesche Golf dee jee gemaach huet. Déi niddregst opgeholl Dreifstoffverbrauchsverhältnis vun 0,22 pro Gefier mat engem Verbrennungsmotor ass dee vum Mercedes CLA 180 BlueEfficiency.
De Virdeel vun elektresche Gefierer
En anert Beispill vun der Wichtegkeet vun der aerodynamescher Form versus Gewiicht si modern Hybrid Modeller an nach méi elektresch Gefierer. Am Fall vum Prius, zum Beispill, de Besoin fir eng héich aerodynamesch Form gëtt och diktéiert vun der Tatsaach datt wann d'Geschwindegkeet eropgeet, d'Effizienz vum Hybrid-Dreifwierk erofgeet. Am Fall vun elektresche Gefierer ass alles am Zesummenhang mat erhéiter Kilometerstand am elektresche Modus extrem wichteg. Entspriechen den Experten, e Gewiichtsverloscht vun 100 kg wäert dem Kilometerstand vum Auto nëmmen ëm e puer Kilometer eropgoen, awer op der anerer Säit sinn d'Aerodynamik eng wichteg Bedeitung fir en Elektroauto. Als éischt, well déi grouss Mass vun dëse Gefierer et hinnen erlaabt e puer vun der Energie verbraucht duerch d'Recuperatioun ze recuperéieren, an zweetens, well den héijen Dréimoment vum Elektromotor et erlaabt den Effekt vum Gewiicht beim Start ze kompenséieren, a seng Effizienz fällt bei héijer Geschwindegkeet an héijer Geschwindegkeet. Zousätzlech erfuerdert d'Kraaftelektronik an den Elektromotor manner ofkillt Loft, wat eng méi kleng Ouverture vir am Auto erlaabt, wat, wéi mir festgestallt hunn, d'Haaptursaach vum reduzéierte Kierperfloss ass. En anert Element vu Motivatioun vun Designer fir méi aerodynamesch effizient Formen a moderne Plug-in Hybrid Modeller ze kreéieren ass den net beschleunegen elektreschen eenzegen Drive Mode, oder sougenannt. segelen. Am Géigesaz zu Segelbooter, wou de Begrëff benotzt gëtt an de Wand d'Boot muss beweegen, an Autoen, géif elektresch ugedriwwe Kilometréirung eropgoen wann den Auto manner Loftwidderstand hätt. Eng aerodynamesch optiméiert Form ze kreéieren ass dee kosteneffizientste Wee fir de Brennstoffverbrauch ze reduzéieren.
De Verbrauchskoeffiziente vu berühmten Autoen:
Mercedes Simplex
Fabrikatioun 1904, Cx = 1,05
Rumpler Drop Wagon
Fabrikatioun 1921, Cx = 0,28
Ford Modell T.
Fabrikatioun 1927, Cx = 0,70
Kama experimentell Modell
Hiergestallt 1938, Cx = 0,36.
Mercedes Rekord Auto
Fabrikatioun 1938, Cx = 0,12
VW Bus
Fabrikatioun 1950, Cx = 0,44
Volkswagen "Schildkröt"
Fabrikatioun 1951, Cx = 0,40
Panhard Dina
Hiergestallt 1954, Cx = 0,26.
Porsche 356 A
Hiergestallt 1957, Cx = 0,36.
MG EX 181
1957 Produktioun, Cx = 0,15
Citroën DS 19
Fabrikatioun 1963, Cx = 0,33
NSU Sport Prënz
Fabrikatioun 1966, Cx = 0,38
Mercedes S 111
Fabrikatioun 1970, Cx = 0,29
Volvo 245 Estate
Fabrikatioun 1975, Cx = 0,47
Audi 100
Fabrikatioun 1983, Cx = 0,31
Mercedes W 124
Fabrikatioun 1985, Cx = 0,29
Lamborghini Countach
Fabrikatioun 1990, Cx = 0,40
Toyota Prius 1
Fabrikatioun 1997, Cx = 0,29
