अशांत प्रवाह
सामग्री
आधुनिक तंत्रज्ञान कार एरोडायनामिक्स कसे बदलत आहे
कमी हवेचा प्रतिकार इंधनाचा वापर कमी करण्यास मदत करते. या बाबतीत मात्र विकासाच्या प्रचंड संधी उपलब्ध आहेत. आतापर्यंत अर्थातच एरोडायनामिक्स तज्ञ डिझाइनर्सच्या मताशी सहमत आहेत.
"ज्यांना मोटरसायकली बनवता येत नाहीत त्यांच्यासाठी एरोडायनामिक्स." हे शब्द एन्झो फेरारी 60 च्या दशकात बोलले आणि कारच्या या तांत्रिक बाबीकडे त्या काळातील अनेक डिझाइनर्सचा दृष्टीकोन स्पष्टपणे दर्शविला. तथापि, केवळ दहा वर्षांनंतर पहिले तेलाचे संकट आले आणि त्यांची मूल्ये संपुष्टात आली. ज्या वेळेस कारच्या हालचालीतील सर्व शक्ती आणि विशेषत: हवेच्या थरांमधून जाण्याच्या परिणामी उद्भवलेल्या अवस्थेमुळे, इंजिनची विस्थापन आणि शक्ती वाढविणे यासारख्या विस्तृत तांत्रिक उपायांवर मात केली जाते, इंधनाचे कितीही प्रमाण न घेता ते निघून जातात आणि अभियंता सुरू होतात. आपले लक्ष्य साध्य करण्यासाठी अधिक प्रभावी मार्ग पहा.
याक्षणी, एरोडायनामिक्सचे तांत्रिक घटक विस्मृतीच्या धूळांच्या जाड थराने व्यापलेले आहे, परंतु हे डिझाइनर्ससाठी पूर्णपणे नवीन नाही. तंत्रज्ञानाचा इतिहास असे दर्शवितो की विसाव्या दशकातदेखील जर्मन एडमंड रम्पलर आणि हंगेरियन पॉल जाराय (ज्याने तात्रा टी 77 चा पंथ तयार केला) सारख्या प्रगत आणि संशोधक मेंदूंनी सुव्यवस्थित पृष्ठभाग तयार केले आणि कार बॉडी डिझाइनच्या वायुगतिकीय दृष्टीकोनासाठी पाया घातला. त्यांच्यापाठोपाठ १ 1930 s० च्या दशकात आपल्या कल्पना विकसित करणा Bar्या बॅरन रेनहार्ड फॉन कॉनिच-फॅक्सनफेल्ड आणि वुनिबाल्ड काम या एरोडायनामिक तज्ञांच्या दुसर्‍या लाटेनंतर.
प्रत्येकाला हे स्पष्ट आहे की वाढत्या वेगासह एक मर्यादा येते, ज्याच्या वर कार चालविण्यामध्ये हवेचा प्रतिकार हा एक महत्त्वाचा घटक बनतो. वायुगतिकीयदृष्ट्या अनुकूल आकारांची निर्मिती ही मर्यादा लक्षणीयरीत्या वरच्या दिशेने बदलू शकते आणि तथाकथित प्रवाह गुणांक Cx द्वारे व्यक्त केली जाते, कारण 1,05 चे मूल्य वायुप्रवाहास लंबवत लंब असतो (जर ते त्याच्या अक्षाच्या बाजूने 45 अंश फिरवले जाते, जेणेकरून त्याची अपस्ट्रीम धार 0,80 पर्यंत कमी झाली आहे). तथापि, हा गुणांक हवा प्रतिरोध समीकरणाचा फक्त एक भाग आहे - कारच्या फ्रंटल एरियाचा आकार (ए) आवश्यक घटक म्हणून जोडला जाणे आवश्यक आहे. वायुगतिकीशास्त्रज्ञांचे पहिले कार्य म्हणजे स्वच्छ, वायुगतिकीयदृष्ट्या कार्यक्षम पृष्ठभाग तयार करणे (ज्याचे घटक, जसे आपण पाहणार आहोत, कारमध्ये बरेच आहेत), ज्यामुळे शेवटी प्रवाह गुणांक कमी होतो. नंतरचे मोजमाप करण्यासाठी, एक पवन बोगदा आवश्यक आहे, जो एक महाग आणि अत्यंत क्लिष्ट सुविधा आहे - याचे एक उदाहरण आहे BMW चा 2009 दशलक्ष युरो बोगदा 170 मध्ये सुरू झाला. त्यातील सर्वात महत्त्वाचा घटक म्हणजे महाकाय पंखा नाही, जो इतका वीज वापरतो की त्याला वेगळ्या ट्रान्सफॉर्मर स्टेशनची आवश्यकता असते, तर एक अचूक रोलर स्टँड आहे जो कारवर एअर जेटच्या सर्व शक्ती आणि क्षणांचे मोजमाप करतो. कारच्या वायुप्रवाहासह सर्व परस्परसंवादाचे मूल्यमापन करणे आणि तज्ञांना प्रत्येक तपशीलाचा अभ्यास करण्यास मदत करणे आणि ते केवळ वायुप्रवाहात कार्यक्षम बनवणे नव्हे तर डिझाइनरच्या इच्छेनुसार बदलणे हे त्याचे कार्य आहे. . मुळात, कारच्या समोरील हवा संकुचित आणि सरकते तेव्हा आणि - मागच्या बाजूच्या तीव्र अशांततेतून - काहीतरी अत्यंत महत्त्वाचे - कारचा सामना करणारे मुख्य ड्रॅग घटक येतात. तेथे, कमी दाबाचा झोन तयार होतो जो कार खेचतो, जो भोवराच्या मजबूत प्रभावात मिसळतो, ज्याला वायुगतिकीशास्त्रज्ञ "मृत उत्तेजना" देखील म्हणतात. तार्किक कारणास्तव, इस्टेट मॉडेल्सच्या मागे, कमी दाबाची पातळी जास्त असते, परिणामी प्रवाह गुणांक बिघडतो.
वायुगतिकीय ड्रॅग घटक
नंतरचे केवळ कारच्या एकूण आकारासारख्या घटकांवरच अवलंबून नाही तर विशिष्ट भाग आणि पृष्ठभागांवर देखील अवलंबून असते. प्रॅक्टिसमध्ये, आधुनिक कारच्या एकूण आकार आणि प्रमाणांमध्ये एकूण हवेच्या प्रतिकारामध्ये 40 टक्के वाटा असतो, ज्यापैकी एक चतुर्थांश भाग वस्तूच्या पृष्ठभागाच्या संरचनेद्वारे आणि आरसे, दिवे, परवाना प्लेट आणि अँटेना यांसारख्या वैशिष्ट्यांद्वारे निर्धारित केला जातो. 10% हवेचा प्रतिकार ब्रेक्स, इंजिन आणि गिअरबॉक्सच्या छिद्रांमधून प्रवाहामुळे होतो. 20% विविध मजल्यावरील आणि निलंबनाच्या संरचनांमध्ये भोवरा परिणाम आहेत, म्हणजेच कारच्या खाली घडणारी प्रत्येक गोष्ट. आणि सर्वात मनोरंजक गोष्ट अशी आहे की 30% पर्यंत हवेचा प्रतिकार चाके आणि पंखांभोवती तयार केलेल्या भोवरांमुळे होतो. या घटनेचे व्यावहारिक प्रात्यक्षिक याचे स्पष्ट संकेत देते - 0,28 प्रति कार पासून वापर गुणांक 0,18 पर्यंत कमी होतो जेव्हा चाके काढून टाकली जातात आणि कारच्या आकाराच्या पूर्णतेसह विंगमधील छिद्रे झाकली जातात. हा योगायोग नाही की सर्व आश्चर्यकारकपणे कमी मायलेज असलेल्या कार, जसे की पहिली Honda Insight आणि GM ची EV1 इलेक्ट्रिक कार, मागील फेंडर लपवलेले आहेत. इलेक्ट्रिक मोटरला जास्त थंड हवेची गरज नसल्यामुळे एकंदर वायुगतिकीय आकार आणि समोरचा बंद भाग, जीएम विकसकांना फक्त 1 फ्लो फॅक्टरसह EV0,195 मॉडेल विकसित करण्याची परवानगी दिली. टेस्ला मॉडेल 3 मध्ये Cx 0,21 आहे. अंतर्गत ज्वलन इंजिन असलेल्या वाहनांमध्ये चाकांभोवतीचा भोवरा कमी करण्यासाठी, तथाकथित. हवेच्या पातळ उभ्या प्रवाहाच्या स्वरूपात "हवेचे पडदे" समोरच्या बम्परच्या उघड्यापासून निर्देशित केले जातात, चाकांभोवती फुंकतात आणि भोवरे स्थिर करतात. एरोडायनामिक शटरद्वारे इंजिनचा प्रवाह मर्यादित आहे आणि तळ पूर्णपणे बंद आहे.
रोलर स्टँडने मोजलेले बल जितके कमी असेल तितके Cx कमी. मानकांनुसार, ते 140 किमी / तासाच्या वेगाने मोजले जाते - 0,30 चे मूल्य, उदाहरणार्थ, कारमधून जाणारी 30 टक्के हवेचा वेग वाढतो. समोरच्या क्षेत्रासाठी, त्याच्या वाचनासाठी खूप सोपी प्रक्रिया आवश्यक आहे - यासाठी, लेसरच्या मदतीने, समोरून पाहिल्यावर कारचे बाह्य रूपरेषा दर्शविली जाते आणि चौरस मीटरमध्ये बंद क्षेत्र मोजले जाते. चौरस मीटरमध्ये वाहनाचा एकूण हवा प्रतिरोध मिळविण्यासाठी हे नंतर प्रवाह घटकाने गुणाकार केले जाते.
आमच्या एरोडायनॅमिक वर्णनाच्या ऐतिहासिक रूपरेषेकडे परत जाताना, आम्हाला आढळले की 1996 मध्ये प्रमाणित इंधन वापर मापन चक्र (NEFZ) च्या निर्मितीने ऑटोमोबाईलच्या वायुगतिकीय उत्क्रांतीमध्ये (जे 1980 च्या दशकात लक्षणीयरीत्या प्रगती केली) नकारात्मक भूमिका बजावली. ) कारण हाय-स्पीड हालचालीच्या कमी कालावधीमुळे वायुगतिकीय घटकाचा फारसा प्रभाव पडत नाही. प्रवाह गुणांक कालांतराने कमी होत असला तरी, प्रत्येक वर्गातील वाहनांचा आकार वाढल्याने पुढील भागामध्ये वाढ होते आणि त्यामुळे हवेचा प्रतिकार वाढतो. व्हीडब्लू गोल्फ, ओपल एस्ट्रा आणि बीएमडब्ल्यू 7 सिरीज सारख्या गाड्यांना 1990 च्या दशकात त्यांच्या पूर्ववर्तींच्या तुलनेत जास्त हवेचा प्रतिकार होता. या ट्रेंडला त्यांच्या मोठ्या फ्रंटल एरियासह प्रभावी SUV मॉडेल्सच्या समूहामुळे आणि बिघडत चाललेल्या रहदारीमुळे चालना मिळते. या प्रकारच्या कारची मुख्यत्वे त्याच्या प्रचंड वजनासाठी टीका केली गेली आहे, परंतु व्यवहारात हा घटक वाढत्या वेगासह कमी सापेक्ष महत्त्व घेतो - शहराबाहेर सुमारे 90 किमी / तासाच्या वेगाने गाडी चालवताना, हवेच्या प्रतिकाराचे प्रमाण असते. सुमारे 50 टक्के, महामार्गाच्या वेगाने, ते वाहनांच्या एकूण ड्रॅगच्या 80 टक्क्यांपर्यंत वाढते.
एरोडायनामिक ट्यूब
वाहन कामगिरीमध्ये हवाई प्रतिकार करण्याच्या भूमिकेचे आणखी एक उदाहरण म्हणजे टिपिकल स्मार्ट सिटी मॉडेल. दोन सीटर कार शहराच्या रस्त्यावर चपळ आणि चपळ असू शकतात, परंतु एक वायुगतिशास्त्रीय दृष्टिकोनातून एक लहान आणि योग्य प्रमाणात शरीर अत्यंत अकार्यक्षम आहे. हलके वजनाच्या पार्श्वभूमीवर, हवेचा प्रतिकार वाढत चालणारा एक महत्त्वपूर्ण घटक बनत आहे, आणि स्मार्टसह त्याचा 50 किमी / तासाच्या वेगाने तीव्र परिणाम होऊ लागला आहे. आश्चर्य वाटण्यासारखे नाही की, कमी वजनाच्या डिझाइन असूनही कमी किमतीची अपेक्षा कमी केली जात नाही.
स्मार्टच्या उणिवा असूनही, तथापि, मूळ कंपनी मर्सिडीजचा एरोडायनॅमिक्सचा दृष्टिकोन कार्यक्षम आकार तयार करण्याच्या प्रक्रियेसाठी पद्धतशीर, सातत्यपूर्ण आणि सक्रिय दृष्टिकोनाचे उदाहरण देतो. असा युक्तिवाद केला जाऊ शकतो की पवन बोगद्यातील गुंतवणूक आणि या क्षेत्रातील कठोर परिश्रम यांचे परिणाम या कंपनीमध्ये विशेषतः दृश्यमान आहेत. या प्रक्रियेच्या परिणामाचे विशेष उल्लेखनीय उदाहरण म्हणजे सध्याच्या S-क्लास (Cx 0,24) मध्ये गोल्फ VII (0,28) पेक्षा कमी वारा प्रतिरोध आहे. अधिक आतील जागा शोधण्याच्या प्रक्रियेत, कॉम्पॅक्ट मॉडेलच्या आकाराने एक ऐवजी मोठा पुढचा भाग प्राप्त केला आहे आणि प्रवाह गुणांक एस-क्लासपेक्षा कमी लांबीमुळे खराब आहे, ज्यामुळे लांब सुव्यवस्थित पृष्ठभागांना परवानगी मिळत नाही. आणि प्रामुख्याने मागील बाजूस तीव्र संक्रमणामुळे, भोवरे तयार होण्यास प्रोत्साहन देते. VW ठाम होते की नवीन आठव्या पिढीतील गोल्फमध्ये लक्षणीयरीत्या कमी हवेचा प्रतिकार आणि कमी आणि अधिक सुव्यवस्थित आकार असेल, परंतु नवीन डिझाइन आणि चाचणी क्षमता असूनही, कारसाठी हे अत्यंत आव्हानात्मक ठरले. या स्वरूपासह. तथापि, 0,275 च्या घटकासह, हा आतापर्यंतचा सर्वात वायुगतिकीय गोल्फ आहे. मर्सिडीज CLA 0,22 BlueEfficiency चे अंतर्गत ज्वलन इंजिनसह प्रति वाहन 180 असे सर्वात कमी नोंदवलेले इंधन वापराचे प्रमाण 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 आकाराची आवश्यकता देखील या तथ्याद्वारे दर्शविली जाते की वेग जसजसा वाढत जातो तसतसा संकरित पॉवरट्रेनची कार्यक्षमता कमी होते. इलेक्ट्रिक वाहनांच्या बाबतीत, इलेक्ट्रिक मोडमध्ये वाढलेल्या मायलेजशी संबंधित काहीही अत्यंत महत्वाचे आहे. तज्ञांच्या मते, 100 किलो वजन कमी झाल्याने कारचे मायलेज केवळ काही किलोमीटर वाढेल, परंतु दुसरीकडे, इलेक्ट्रिक कारसाठी एरोडायनामिक्सला अनन्य महत्त्व आहे. प्रथम, कारण या वाहनांचा मोठा समूह त्यांना पुनर्प्राप्तीद्वारे वापरल्या जाणार्‍या काही उर्जेची पुनर्प्राप्ती करण्यास अनुमती देतो आणि दुसरे म्हणजे, कारण इलेक्ट्रिक मोटरची उच्च टॉर्क सुरूवातीस वजनाच्या परिणामाची भरपाई करण्यास अनुमती देते आणि त्याची कार्यक्षमता वेगवान आणि उच्च वेगाने कमी होते. याव्यतिरिक्त, पॉवर इलेक्ट्रॉनिक्स आणि इलेक्ट्रिक मोटरला कमी शीत हवा आवश्यक असते, ज्यामुळे कारच्या पुढील भागामध्ये लहान ओपन होऊ शकते, जे आपण नमूद केले आहे की शरीराच्या प्रवाहात घट होण्याचे मुख्य कारण आहे. आधुनिक प्लग-इन हायब्रीड मॉडेल्समध्ये अधिक वायुगतियदृष्ट्या कार्यक्षम फॉर्म तयार करण्यासाठी डिझाइनर्सना प्रेरित करण्यासाठी आणखी एक घटक म्हणजे नॉन-एक्सेलेशन इलेक्ट्रिक-मोड किंवा तथाकथित. नौकाविहार सेलबोट्सच्या विपरीत, जेथे हा शब्द वापरला जातो आणि वाराला बोट हलवायची असते, कारांमध्ये, कारमध्ये हवेचा प्रतिकार कमी असल्यास इलेक्ट्रिकली चालित मायलेज वाढेल. इंधनाचा वापर कमी करण्याचा एक वायुगतिकीयदृष्ट्या ऑप्टिमाइझ केलेला आकार तयार करणे हा सर्वात कमी प्रभावी मार्ग आहे.
काही प्रसिद्ध कारचे सेवन गुणांक:
मर्सिडीज सिम्प्लेक्स
उत्पादन 1904, सीएक्स = 1,05
रम्पलर ड्रॉप वॅगन
उत्पादन 1921, सीएक्स = 0,28
फोर्ड मॉडेल टी
उत्पादन 1927, सीएक्स = 0,70
कामा प्रायोगिक मॉडेल
1938 मध्ये तयार केलेले, सीएक्स = 0,36.
मर्सिडीज रेकॉर्ड कार
उत्पादन 1938, सीएक्स = 0,12
व्हीडब्ल्यू बस
उत्पादन 1950, सीएक्स = 0,44
फोक्सवॅगन "कासव"
उत्पादन 1951, सीएक्स = 0,40
पनहारड दिना
1954 मध्ये तयार केलेले, सीएक्स = 0,26.
पोर्श 356 ए
1957 मध्ये तयार केलेले, सीएक्स = 0,36.
एमजी EX 181
1957 उत्पादन, सीएक्स = 0,15
Citroen DS 19
उत्पादन 1963, सीएक्स = 0,33
एनएसयू स्पोर्ट प्रिन्स
उत्पादन 1966, सीएक्स = 0,38
मर्सिडीज एस 111
उत्पादन 1970, सीएक्स = 0,29
व्हॉल्वो 245 इस्टेट
उत्पादन 1975, सीएक्स = 0,47
ऑडी 100
उत्पादन 1983, सीएक्स = 0,31
मर्सिडीज डब्ल्यू 124
उत्पादन 1985, सीएक्स = 0,29
लम्बोर्गिनी काउंटच
उत्पादन 1990, सीएक्स = 0,40
टोयोटा प्रियस 1
उत्पादन 1997, सीएक्स = 0,29
