एरोडायनामिक्स हँडबुक

वाहनाच्या हवेच्या प्रतिकारांवर परिणाम करणारे सर्वात महत्वाचे घटक

कमी हवेचा प्रतिकार इंधनाचा वापर कमी करण्यास मदत करते. तथापि, या संदर्भात विकासासाठी प्रचंड जागा आहे. जर निश्चितपणे एरोडायनामिक्स तज्ञ डिझाइनर्सच्या मताशी सहमत नाहीत.

"ज्यांना मोटरसायकली बनवता येत नाहीत त्यांच्यासाठी एरोडायनामिक्स." हे शब्द ऐंझो फेरारी साठच्या दशकात बोलले आणि कारच्या या तांत्रिक बाजूकडे त्या काळातील अनेक डिझाइनर्सची मनोवृत्ती स्पष्टपणे दर्शविली. तथापि, दहा वर्षांनंतरच प्रथम तेलाचे संकट उद्भवले, ज्याने त्यांची संपूर्ण मूल्य प्रणाली मूलभूतपणे बदलली. वेळा जेव्हा कारच्या हालचाली दरम्यान सर्व शक्तींनी आणि विशेषत: जेव्हा ते हवेच्या थरातून जाते तेव्हा उद्भवतात, विपुल तांत्रिक उपायांवर मात करतात जसे की इंजिनची विस्थापन आणि शक्ती वाढवणे, इंधनाचे कितीही प्रमाण न घेता ते निघून जातात आणि अभियंता दिसू लागतात. आपले लक्ष्य साध्य करण्यासाठी अधिक प्रभावी मार्ग.

याक्षणी, एरोडायनामिक्सचे तांत्रिक घटक विस्मृतीच्या धूळांच्या जाड थराने व्यापलेले आहे, परंतु डिझाइनर्ससाठी ही बातमी नाही. तंत्रज्ञानाचा इतिहास दर्शवितो की ss च्या दशकातसुद्धा जर्मन एडमंड रम्पलर आणि हंगेरियन पॉल जाराय (ज्यांनी आयकॉनिक टॅट्रा टीएक्सएनयूएमएक्स तयार केले) सारख्या प्रगत आणि संशोधक मनाने सुव्यवस्थित पृष्ठभाग तयार केले आणि कार बॉडी डिझाइनच्या वायुगतिकीय दृष्टीकोनाचा पाया घातला. त्यांच्या मागे एक्सन्यूएमएक्समध्ये आपली कल्पना विकसित करणार्‍या बॅरन रेनहार्ड फॉन कॉनिच-फॅक्सनफेल्ड आणि वुनिबाल्ड काम या सारख्या एरोडायनामिक्स तज्ञांची दुसरी लाट आली.

प्रत्येकाला हे स्पष्ट आहे की वाढत्या गतीसह एक मर्यादा येते, ज्याच्या वर कार चालवण्यासाठी हवेचा प्रतिकार हा एक महत्त्वाचा घटक बनतो. एरोडायनॅमिकली ऑप्टिमाइझ केलेले आकार तयार केल्याने ही मर्यादा मोठ्या प्रमाणात वाढू शकते आणि तथाकथित प्रवाह घटक Cx द्वारे व्यक्त केली जाते, कारण 1,05 च्या मूल्यामध्ये वायुप्रवाहाला लंबवत लंब असतो (जर ते त्याच्या अक्षाच्या बाजूने 45 अंश फिरवले जाते, जेणेकरून अपस्ट्रीम धार 0,80 पर्यंत कमी होते). तथापि, हा गुणांक हवा प्रतिरोध समीकरणाचा फक्त एक भाग आहे - आपण कारच्या पुढील भागाचा आकार (ए) एक महत्त्वाचा घटक म्हणून जोडला पाहिजे. वायुगतिकीशास्त्रज्ञांचे पहिले कार्य म्हणजे स्वच्छ, वायुगतिकीयदृष्ट्या कार्यक्षम पृष्ठभाग तयार करणे (ज्याचे घटक, जसे आपण कारमध्ये बरेच काही पाहणार आहोत), ज्यामुळे शेवटी प्रवाह गुणांक कमी होतो. नंतरचे मोजमाप करण्यासाठी वारा बोगदा आवश्यक आहे, जो एक महाग आणि अत्यंत गुंतागुंतीची रचना आहे - याचे उदाहरण म्हणजे 2009 मध्ये सुरू करण्यात आलेला बोगदा. बीएमडब्ल्यू, ज्याची कंपनीची किंमत 170 दशलक्ष युरो आहे. त्यातील सर्वात महत्त्वाचा घटक म्हणजे महाकाय पंखा नाही, जो इतका वीज वापरतो की त्याला वेगळ्या ट्रान्सफॉर्मर सबस्टेशनची आवश्यकता असते, परंतु एक अचूक रोलर स्टँड आहे जो कारवर हवेचा एक जेट वापरत असलेल्या सर्व शक्ती आणि क्षण मोजतो. त्याचे कार्य हवेच्या प्रवाहासह कारच्या संपूर्ण परस्परसंवादाचे मूल्यांकन करणे आणि तज्ञांना प्रत्येक तपशीलाचा अभ्यास करण्यास आणि ते बदलण्यास मदत करणे हे आहे जेणेकरून ते केवळ हवेच्या प्रवाहातच प्रभावी नाही तर डिझाइनरच्या इच्छेनुसार देखील असेल. . मुळात, कार समोरील हवा संकुचित आणि हलते तेव्हा मुख्य ड्रॅग घटक येतात आणि - अतिशय महत्त्वाचे म्हणजे - मागील बाजूस असलेल्या तीव्र अशांततेतून. एक कमी दाबाचा झोन आहे जो कार खेचतो, जो एका मजबूत भोवरा प्रभावाने मिसळला जातो, ज्याला वायुगतिकीशास्त्रज्ञ "डेड एक्सिटेशन" देखील म्हणतात. तार्किक कारणास्तव, स्टेशन वॅगन मॉडेल्सनंतर, व्हॅक्यूम पातळी जास्त असते, परिणामी उपभोग गुणांक बिघडतो.

वायुगतिकीय ड्रॅग घटक

नंतरचे केवळ कारच्या एकूण आकारासारख्या घटकांवरच अवलंबून नाही तर विशिष्ट भाग आणि पृष्ठभागांवर देखील अवलंबून असते. व्यवहारात, आधुनिक कारचे एकूण आकार आणि प्रमाण एकूण हवेच्या प्रतिकाराच्या 40 टक्के आहे, ज्यापैकी एक चतुर्थांश वस्तू पृष्ठभागाच्या संरचनेद्वारे आणि आरसे, दिवे, परवाना प्लेट आणि अँटेना यांसारख्या वैशिष्ट्यांद्वारे निर्धारित केले जाते. 10% हवेचा प्रतिकार हा व्हेंट्समधून ब्रेक, इंजिन आणि ट्रान्समिशनमध्ये जाण्यामुळे होतो. 20% विविध मजल्यावरील आणि निलंबनाच्या डिझाईन्समध्ये भोवराचा परिणाम आहे, म्हणजेच कारच्या खाली घडणारी प्रत्येक गोष्ट. आणि सर्वात मनोरंजक काय आहे - 30% हवेचा प्रतिकार चाके आणि पंखांभोवती तयार केलेल्या भोवरांमुळे होतो. या घटनेचे व्यावहारिक प्रात्यक्षिक हे स्पष्टपणे दर्शवते - जेव्हा चाके काढून टाकली जातात आणि फेंडर व्हेंट बंद केले जातात तेव्हा प्रति वाहन 0,28 वरून प्रवाह दर 0,18 पर्यंत खाली येतो. हा योगायोग नाही की सर्व आश्चर्यकारकपणे कमी मायलेज असलेल्या कार - जसे की Honda ची पहिली इनसाइट आणि GM EV1 इलेक्ट्रिक कार - मध्ये लपलेले फेंडर आहेत. एकूणच वायुगतिकीय आकार आणि समोरचा बंद भाग, या वस्तुस्थितीमुळे इलेक्ट्रिक मोटरला जास्त थंड हवेची आवश्यकता नसते, GM डिझायनर्सना फक्त 1 च्या फ्लो फॅक्टरसह EV0,195 मॉडेल विकसित करण्याची परवानगी दिली. टेस्ला मॉडेल 3 मध्ये Cx 0,21 आहे. अंतर्गत ज्वलन इंजिन असलेल्या वाहनांमधील चाकांची व्हर्टिसिटी कमी करण्यासाठी, तथाकथित. "हवेचे पडदे" एक पातळ उभ्या हवेच्या प्रवाहाच्या रूपात समोरच्या बम्परमध्ये उघडल्यापासून निर्देशित केले जातात, चाकांच्या भोवती फुंकतात आणि व्हर्टिसेस स्थिर करतात, इंजिनचा प्रवाह एरोडायनामिक शटरद्वारे मर्यादित असतो आणि तळ पूर्णपणे बंद असतो.

रोलर स्टँडने मोजलेल्या शक्तींची मूल्ये जितकी कमी असतील तितकी लहान Cx. हे सामान्यत: 140 किमी/ताच्या वेगाने मोजले जाते - 0,30 चे मूल्य, उदाहरणार्थ, कार ज्या हवेतून जाते त्यातील 30 टक्के हवेचा वेग तिच्या गतीने होतो. पुढच्या भागासाठी, त्याच्या वाचनासाठी अधिक सोपी प्रक्रिया आवश्यक आहे - यासाठी, कारचे बाह्य रूपरेषा समोरून पाहिल्यावर लेसरने रेखांकित केली जाते आणि चौरस मीटरमध्ये संलग्न क्षेत्र मोजले जाते. नंतर स्क्वेअर मीटरमध्ये कारचा एकूण हवा प्रतिरोध मिळविण्यासाठी फ्लो फॅक्टरने गुणाकार केला जातो.

आमच्या एरोडायनामिक कथेच्या ऐतिहासिक रूपरेषेकडे परत जाताना, आम्हाला आढळले की 1996 मध्ये प्रमाणित इंधन वापर मापन चक्र (NEFZ) च्या निर्मितीने कारच्या वायुगतिकीय उत्क्रांतीमध्ये (जे 7s मध्ये लक्षणीयरीत्या प्रगती केली) नकारात्मक भूमिका बजावली. ) कारण हाय-स्पीड हालचालीच्या कमी कालावधीमुळे वायुगतिकीय घटकाचा फारसा प्रभाव पडत नाही. वर्षानुवर्षे उपभोग गुणांक कमी होत असूनही, प्रत्येक वर्गाच्या वाहनांच्या परिमाणांमध्ये वाढ झाल्यामुळे पुढचा भाग वाढतो आणि परिणामी, हवेचा प्रतिकार वाढतो. व्हीडब्ल्यू गोल्फ, ओपल द एस्ट्रा आणि बीएमडब्ल्यू 90 सीरीज सारख्या कारमध्ये 90 च्या दशकातील त्यांच्या पूर्ववर्तींच्या तुलनेत जास्त हवेचा प्रतिकार होता. हा ट्रेंड प्रभावी SUV मॉडेल्स द्वारे त्यांच्या मोठ्या फ्रंट एरियासह आणि खराब होत चाललेल्या सुव्यवस्थितपणामुळे सुलभ होतो. या प्रकारच्या वाहनावर प्रामुख्याने त्याच्या उच्च वजनासाठी टीका केली गेली आहे, परंतु व्यवहारात हा घटक वाढत्या वेगासह सापेक्ष महत्त्व कमी बनतो - शहराबाहेर सुमारे 50 किमी / तासाच्या वेगाने वाहन चालवताना, हवेच्या प्रतिकाराचे प्रमाण सुमारे असते. 80 टक्के, महामार्गाच्या वेगाने ते कारच्या एकूण प्रतिकारापेक्षा XNUMX टक्क्यांपर्यंत वाढते.

एरोडायनामिक ट्यूब

वाहनांच्या कामगिरीमध्ये हवेच्या प्रतिकाराच्या भूमिकेचे आणखी एक उदाहरण म्हणजे सामान्य स्मार्ट सिटी मॉडेल. शहराच्या रस्त्यांवर दोन-सीटर चपळ आणि चपळ असू शकतात, परंतु त्याचे लहान आणि प्रमाणबद्ध बॉडीवर्क वायुगतिकीय दृष्टिकोनातून अत्यंत अकार्यक्षम आहे. कमी वजनाच्या पार्श्‍वभूमीवर, हवेचा प्रतिकार हा वाढत्या प्रमाणात महत्त्वाचा घटक बनतो आणि स्मार्टमुळे त्याचा ५० किमी/ताशी वेगाने जोरदार प्रभाव पडू लागतो. हलके डिझाइन असूनही, ते अपेक्षेनुसार चालले नाही हे आश्चर्यकारक नाही. तुलनेने कमी किमतीचे.

तथापि, स्मार्टच्या उणिवा असूनही, मूळ कंपनी मर्सिडीजचा वायुगतिकीकडे पाहण्याचा दृष्टीकोन हे नेत्रदीपक फॉर्म तयार करण्याच्या प्रक्रियेसाठी पद्धतशीर, सातत्यपूर्ण आणि सक्रिय दृष्टिकोनाचे उदाहरण आहे. असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की पवन बोगद्यातील गुंतवणूक आणि या क्षेत्रातील कठोर परिश्रम यांचे परिणाम या कंपनीमध्ये विशेषतः लक्षणीय आहेत. या प्रक्रियेच्या प्रभावाचे विशेष उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे सध्याच्या S-क्लास (Cx 0,24) मध्ये गोल्फ VII (0,28) पेक्षा कमी हवेचा प्रतिकार आहे. अधिक आतील जागेच्या शोधात, कॉम्पॅक्ट मॉडेलच्या आकाराने एक ऐवजी मोठा फ्रंटल एरिया प्राप्त केला आहे आणि प्रवाह गुणांक एस-क्लासपेक्षा कमी लांबीमुळे खराब आहे, जे सुव्यवस्थित पृष्ठभागांना परवानगी देत ​​​​नाही आणि बरेच काही. अधिक - आधीच मागून एक तीक्ष्ण संक्रमण झाल्यामुळे, vortices निर्मिती योगदान. तथापि, पुढील पिढीच्या गोल्फमध्ये लक्षणीयरीत्या कमी हवेचा प्रतिकार असेल आणि तो कमी आणि सुव्यवस्थित असेल यावर व्हीडब्ल्यू ठाम आहे. मर्सिडीज CLA 0,22 BlueEfficiency प्रति ICE वाहन 180 चा सर्वात कमी नोंदवलेला इंधन वापर घटक आहे.

इलेक्ट्रिक वाहनांचा फायदा

वजनाच्या पार्श्वभूमीवर एरोडायनामिक आकाराच्या महत्त्वचे आणखी एक उदाहरण म्हणजे आधुनिक संकरित मॉडेल्स आणि त्याहून अधिक इलेक्ट्रिक वाहने. उदाहरणार्थ, प्रीयूसच्या बाबतीत, अत्यधिक वायुगतिकीय डिझाइनची आवश्यकता देखील या तथ्याद्वारे निश्चित केली जाते की वेग जसजशी वाढत जाईल तसतशी संकरित पॉवरट्रेनची कार्यक्षमता नाटकीय रूपात कमी होते. इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाबतीत, इलेक्ट्रिक मोडमध्ये वाढलेल्या मायलेजशी संबंधित सर्व काही अत्यंत महत्वाचे आहे. तज्ञांच्या मते 100 किलो वजन कमी केल्याने कारचे मायलेज केवळ काही किलोमीटरने वाढेल, परंतु दुसरीकडे, इलेक्ट्रिक कारसाठी एरोडायनामिक्सला अनन्य महत्त्व आहे.

प्रथम, कारण या वाहनांच्या उच्च वस्तुमानामुळे त्यांना पुनर्प्राप्तीसाठी वापरली जाणारी काही उर्जा पुनर्प्राप्त करण्याची परवानगी मिळते आणि दुसरे म्हणजे, इलेक्ट्रिक मोटरचा उच्च टॉर्क आपल्याला स्टार्ट-अपच्या वेळी वजनाच्या प्रभावाची भरपाई करण्यास अनुमती देतो आणि त्याची कार्यक्षमता कमी होते. उच्च वेगाने आणि उच्च वेगाने. याव्यतिरिक्त, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिक मोटरला कमी थंड हवेची आवश्यकता असते, ज्यामुळे कारच्या पुढील भागात एक लहान उघडणे शक्य होते, जे आम्ही आधीच लक्षात घेतले आहे की, शरीराभोवती प्रवाह खराब होण्याचे मुख्य कारण आहे. आजच्या प्लग-इन हायब्रीड मॉडेल्समध्ये अधिक वायुगतिकीयदृष्ट्या कार्यक्षम आकार तयार करण्यासाठी डिझायनर्सच्या प्रेरणेचा आणखी एक घटक म्हणजे केवळ इलेक्ट्रिक मोटरच्या किंवा तथाकथित सहाय्याने प्रवेग न करता हालचाल करण्याची पद्धत. नौकानयन नौकानयन बोटींच्या विपरीत, हा शब्द कुठून येतो आणि वाऱ्याने बोट हलवायचे असते, जर कारला हवेचा प्रतिकार कमी असेल तर इलेक्ट्रिक कार मायलेज वाढवतात. एरोडायनॅमिकली ऑप्टिमाइझ केलेला आकार तयार करणे हा इंधनाचा वापर कमी करण्याचा सर्वात किफायतशीर मार्ग आहे.

मजकूर: जॉर्गी कोलेव्ह

काही प्रसिद्ध कारचे सेवन गुणांक:

मर्सिडीज सिम्प्लेक्स

1904 उत्पादन, सीएक्स = 1,05

Rumpler Tropfenwagen

1921 उत्पादन, सीएक्स = 0,28

फोर्ड मॉडेल टी

1927 उत्पादन, सीएक्स = 0,70

प्रायोगिक मॉडेल काम

1938 उत्पादन, सीएक्स = 0,36

मर्सिडीज रेकॉर्ड कार

1938 उत्पादन, सीएक्स = 0,12

व्हीडब्ल्यू बस

1950 उत्पादन, सीएक्स = 0,44

VW "कासव"

1951 उत्पादन, सीएक्स = 0,40

पनहारड दिना

1954 उत्पादन, सीएक्स = 0,26

पोर्श 356

1957 उत्पादन, सीएक्स = 0,36

एमजी EX 181

1957 उत्पादन, सीएक्स = 0,15

Citroen DS 19

1963 उत्पादन, सीएक्स = 0,33

एनएसयू स्पोर्ट प्रिन्स

1966 उत्पादन, सीएक्स = 0,38

मर्सिडीज सी 111

1970 उत्पादन, सीएक्स = 0,29

व्होल्वो 245 व्हॅन

1975 उत्पादन, सीएक्स = 0,47

ऑडी एक्सएनयूएमएक्स

1983 उत्पादन, सीएक्स = 0,31

मर्सिडीज डब्ल्यू 124

1985 उत्पादन, सीएक्स = 0,29

टोयोटा प्रियस 1

1997 उत्पादन, सीएक्स = 0,29