Miks vajate aerodünaamikat, kõik teavad. Väikseim keha, seda väiksem on vastupanu liikumise ja kütusekulu. Selline auto ei päästa mitte ainult teie raha, vaid ka keskkonnas visatakse vähem kui mis tahes prügi. Vastus on lihtne, kuid kaugel täielikust. Aerodünaamika spetsialistid, kes toovad uue mudeli keha, ka:

• arvutada jaotus tõstejõude teljede üle, mis on väga oluline, võttes arvesse kaasaegsete autode märkimisväärseid kiirusi, \\ t
• anda õhu juurdepääs mootori ja piduri mehhanismide jahutamiseks,
• eemaldage kabiini ventilatsioonisüsteemi jaoks tara ja õhu väljundi kohad, \\ t
• nad püüavad vähendada müra taset salongi,
• optimeerige kehaosade vormi prillide, peeglite ja valgustuse reostuse vähendamiseks.

Lisaks on ühe ülesande lahendus sageli vastuolus teise täitmisega. Näiteks väheneb tuuleklaasi koefitsiendi vähenemine sujuvamaks, kuid samal ajal halvendab auto resistentsust külgsuuna impulsse. Seetõttu peaksid eksperdid otsima mõistlikku kompromissi.

Redo Reduction vastupanu

Mida sõltub tuulekindluse jõud? Teine parameetrid lahendavad otsustava mõju - CX-i aerodünaamilise resistentsuse koefitsient ja auto ristlõikepindala (MIDEL). Mideli on võimalik vähendada, muutes keha alloleva ja juba, kuid see on ebatõenäoline, et selline auto on palju ostjaid. Seetõttu on auto aerodünaamika parandamise peamine suund kehavoogude optimeerimine, teisisõnu - CX vähenemine. CX aerodünaamilise takistuse koefitsient on mõõtmeteta väärtus, mis määratakse katseliselt. Kaasaegsete autode puhul asub see vahemikus 0,26-0,38. Välismaal asuvatel allikatel tähistatakse Aerodünaamilise resistentsuse koefitsienti CD-ga (drag koefitsient - resistentsuse koefitsient). Ideaalne vooluhulk on kaetud keha, mis on võrdne 0,04-ga. Liikumisel lõikab see sujuvalt õhuvoolu, mis siis vabalt, ilma purunemisteta suletakse oma "saba".

Vastasel juhul käituvad õhumassid auto juhtimisel. Siin koosneb õhukindlus kolmest komponendist:

• sisemine vastupidavus, kui õhk läbib tuuleparaadi ja salongi
• Õhuvoolu vastupanu voolab keha välispinnast ja
• vormi resistentsus.

Kolmas komponent on suurim mõju auto aerodünaamikale. Liikumine, auto pigistab õhu massid selle ees, luues suurema rõhuala. Õhuvood on keha sujuvamaks ja kus see lõpeb, toimub õhuvool, keerised ja vähendatud rõhu ala. Seega häirib esiküljel olev kõrgsurvepind auto edasi liikumiseks ja ala vähendatud rõhu taga "imemiseks" see tagasi. Tiheduse jõud ja vähendatud rõhupiirkonna suurus määratakse tagakeha kujul.

Parimad voolukiirused näitavad autosid tagumise taga - sedaanide ja kupee kujul. Selgitus lihtne - õhuvoolu alates katuse vahetult langeb kaane pagasiruumi, kus see normaliseerub ja siis lõpuks murdis maha oma serva. Külgsed niidid langevad ka pagasiruumile, mis ei anna kahjulikke vorteid auto kohta. Seetõttu kõrgem ja pikem pagasiruumi kaas, seda paremad aerodünaamilised näitajad. Suurte sedaanidel ja kupee, mõnikord on isegi võimalik saavutada keha kehalise lihtsustamise. Tagu väike kitsenemine aitab vähendada CX-i. Pagasiruumi serv on ägeda või väikese väljaulatuva kujul - see tagab õhuvoolu eraldamise ilma keerdumiseta. Selle tulemusena saadakse auto mahajäämus väike.

Auto põhi mõjutab ka selle aerodünaamikat. Suspensiooni ja väljalaskesüsteemi väljaulatuvad osad suurendavad resistentsust. Selle vähendamiseks püüavad nad sujuvad põhja nii palju kui võimalik või katta kõik, mis "kinni jäävad" kaitseraua all. Mõnikord on paigaldatud väike esikülje spoiler. Spoiler vähendab auto all õhuvoolu. Aga see on oluline teada meede. Suur spoiler suurendab oluliselt vastupanu, kuid auto on paremaks "pressitud" teele. Aga selle kohta - järgmises osas.

Võimsus

Kui auto liigub, läheb õhuvool tema põhja all sirgjoonel ja voolu ülemine osa ümbritseb keha, see tähendab, et see läbib suurem viis. Seetõttu kiirus ülemine oja on kõrgem kui madalam. Ja füüsika seaduste kohaselt, seda suurem on õhu kiirus, seda väiksemat rõhku. Seetõttu on loodud allosa all kõrge surve ala ja ülaltpoolt vähendatud. See loob tõstejõudude. Ja kuigi selle suurus on väike, on hädas, et see on telgede üle ebaühtlaselt jaotunud. Kui esiteljel koormub voolu, mida vajutatakse kapuuts ja esiklaas, siis tagumine lisaks lisaks auto poolt moodustunud tühjendustsoon. Seetõttu suureneb kiirus, stabiilsus ja auto kalduvad triivima.

Puuduvad erilised meetmed, et võidelda tavapäraste seeria autode konstruktori nähtuse vastu võitlemiseks, ei pea leiutama, sest seda, mida tehakse julgustamise parandamiseks, suurendab samal ajal survet jõud. Näiteks tagumine optimeerimine vähendab autovoolu tsooni, mis tähendab, et vähendab tõstejõudu. Alumise tasandamine ei vähenda mitte ainult õhu liikumise resistentsust, vaid suurendab ka voolukiirust ja vähendab seetõttu auto all olevat rõhku. Ja see omakorda toob kaasa tõstejõu vähenemise. Samamoodi tehakse kaks ülesannet ja tagumist spoilerit. See mitte ainult vähendab keerise moodustumist, parandades CX, kuid samal ajal vajutab auto suunas õhuvoolu vastu tõrjuv. Mõnikord on tagumine spoiler ette ainult kinnitusjõu suurendamiseks. Sellisel juhul on sellel suur suurused ja kallutatud või koostatud või koostatud, toimima ainult suure kiirusega.

Spordi- ja võistlusmudelite jaoks on kirjeldatud meetmed loomulikult ebaefektiivsed. Et hoida neid teedel, peate looma suurema kinnitusklahvi. Selleks rakendatakse suurt ees spoilerit, künniseid ja tapjaid. Aga paigaldatud seeriaketastesse, need elemendid mängivad ainult dekoratiivset rolli, Tesla uhkust omanik. Nad ei anna praktilist kasu, kuid vastupidi, suurendab liikumise vastupanu. Paljud auto entusiastid segadusse segi ajada spoiler koos anti-tsükli, kuigi nad on üsna lihtne eristada neid. Spoiler on alati kehast pressitud, moodustades sellega ühe terviku. Anti-tsükkel on paigaldatud teatud kaugusele kehast.

Praktiline aerodünaamika

Mitmete lihtsa reegli rakendamine võimaldab teil saada õhust kokkuhoidu, vähendades kütusekulu. Kuid need näpunäited on kasulikud ainult neile, kes sageli lähevad mööda maanteel.

Liikumise ajal kulutatakse märkimisväärne osa mootori võimsusest õhukindluse ületamisele. Mida kõrgem on kiirus, seda suurem on resistentsus (ja seega kütusekulu). Seega, kui vähendate kiirust isegi 10 km / h, säästke kuni 1 l 100 km kohta. Samal ajal on ajakaotus ebaoluline. Kuid see tõde on enamik draivereid teada. Kuid teised "aerodünaamilised" nüansid ei ole kõigile teada.

Kütusekulu sõltub tuuleklaasi koefitsiendist ja auto ristlõikepindalast. Kui te arvate, et need parameetrid on asutatud tehases ja auto omanik ei saa neid muuta, siis te eksite! Te saate neid üldse muuta ja saate saavutada nii positiivse ja negatiivse mõju.

Mis suurendab tarbimist? Kontrollida "sööb katusel kütuseveo. Ja isegi sujuva kujundatud vormi poks ei võta vähem liitrit saja kohta. Erannia kütus avaneb akna liikumise ajal ja luuk. Kui te transpordite pikka lasti tõstepagaliga - ka ületada. Mitmesuguste dekoratiivsed elemendid kapoti juhtimise tüübi ("Fly Swatter"), "Kenduryatnika", Anti-tsükli ja teiste elementide kodumaise tuninguid, kuigi nad toovad esteetilise naudingu, kuid tehke lisaks välja. Heitke pilk allosale - kõik, mis säästab ja näeb välja nagu läviväärjoon allpool, peate maksma lisatasu. Isegi selline tühiaeg, kuna puuduste puudumine terasest kettad, suurendab tarbimist. Iga loetletud tegur või osa suurendab eraldi tarbimist mitte palju - 50 kuni 500 g 100 km kohta. Aga kui kõik on kokku võetud, "otsa" jälle umbes liitrit saja kohta. Need arvutused kehtivad väikeste autode puhul kiirusega 90 km / h. Suurte autode ja seinakiiruste armastajate omanikud on muudetud voolu suurendamise suunas.

Kui täidate kõik eespool nimetatud tingimused, suudame vältida tarbetuid kulutusi. Kas on võimalik vähendada kahjusid? Saab! Aga see nõuab väikest välist tuning (tegemist, muidugi professionaalselt läbi elemente). Front Aerodünaamiline komplekt ei anna õhuvoolule "Break" alla auto allosas, künnised katavad rataste väljaulatuva osa, spoiler takistab auto valuuta moodustamist. Kuigi spoiler on tavaliselt kaasaegse auto keha ehitamisel juba kaasatud.

Nii et saada kokkuhoid õhus - üsna reaalne.

Sissejuhatus.

Hea pärastlõunal kallid lugejad. Selles postituses tahan öelda, kuidas teostada osa või disaini välist analüüsi aerodünaamilise resistentsuse ja sellest tuleneva jõu koefitsiendi määramiseks. Samuti kaalub ta kohaliku võrgu loomist ja selle eesmärgi "eesmärgi väljendust" ülesannete lihtsustamiseks ja automatiseerimiseks arvutuste lihtsustamiseks ja automatiseerimiseks. Ma tsiteerin aerodünaamilise resistentsuse koefitsiendi põhikontseptsioone. Kõik see teave aitab kiiresti ja pädevalt disain lahknevate toodete ja jätkab printida seda praktiliseks kasutamiseks.

Mortable.

Aerodünaamilise resistentsuse koefitsient (edaspidi "CAS) määratakse katseliselt katsetamisel katsetamisel katsetamisel eksperimentaalselt. CASi määratlus on valemiga 1

vormel 1

Erinevate kujundite CAS varieerub laias valikus. Joonisel fig 1 on näidatud need koefitsiendid mitmesuguste vormide jaoks. Igal juhul eeldatakse, et õhku keha tulemas ei ole külgkomponenti (see tähendab paremale mööda pikisuunalise telje sõiduki). Pange tähele, et lihtne lameda plaat on aerodünaamilise resistentsuse koefitsient 1,95. See koefitsient tähendab, et õhuliiniresistentsusjõud on 1,95 korda suurem kui dünaamiline rõhk, mis toimib plaadipiirkonnas. Plaadi loodud äärmiselt suur resistentsus on tingitud asjaolust, et õhk, mis levib plaadi ümber, loob eralduspiirkonna palju suurem kui plaat ise.

Pilt 1.

Elus lisaks sõiduki kiirusest tulenev tuulekomponent võtavad nad arvesse autode tuulepaate. Voolu voolukiiruse kindlaksmääramiseks on tõsi järgmine avaldus V \u003d Vavto + Valvera.
Kui väljuv tuul läbib siis kiirus maha.
Aerodünaamilise resistentsuse koefitsient on vajalik aerodünaamilise resistentsuse määramiseks, kuid koefitsient ise kaalutakse käesolevas artiklis.

Esialgsed andmed.

Arvutus viidi läbi taolistes 2016. aastal, voolu simulatsiooni moodul (edaspidi FS). Allikaandmetena võeti järgmised parameetrid: sõiduki kiirusest voolav kiirus v \u003d 40 m / s, ümbritseva keskkonna temperatuur pluss 20 kraadi Celsiuse, õhu tihedus 1,204 kg / m3. Geomeetriline mudel auto esitatakse lihtsustatud (vt joonis 2).

Joonis 2.

Peamise ja piiritingimuste ülesande sammud voolu simulatsioonis.

FS-mooduli lisamise protsessi ja arvutuse arvutamise üldpõhimõtet kirjeldatakse selles osas, kirjeldan sisemise analüüsi iseloomulikke omadusi.

1. Esimeses etapis lisage tööruumi mudel.

Joonis 2.

2. Lisaks simuleerida ristkülikukujulise aerodünaamikakambrit. Peamine omadus, kui modelleerimine on otsad puuduvad, vastasel juhul ei saa me kehtestada piiritingimusi. Auto mudel peaks olema keskuses. Pipe laius peab vastama mudeli 1,5 * laiusele mõlemas suunas, toru pikkus on 1,5 * mudeli pikkus, mudeli tagaküljel ja 2 * auto pikkus kaitserauast , toru 1,5 * kõrgus Masina kõrgus lennukist, millel masin seda väärt on.

Joonis 3.

3. Me sisestame FS-mooduli. Me täpsustame sisendvoo esimesel tahkul piiritingimusi.

Joonis 4.

Valige tüüp: Tarbimine / Speed-\u003e Speed \u200b\u200bsisendil. Me täpsustame meie kiiruse. Valige auto esikülje paralleelne rida. Vajutage Tick.

Joonis 5.

Me täpsustame väljundi piiri. Me valime tüübi: rõhk, jätame vaikimisi. Klõpsake Galka.

Niisiis palutakse piiritingimused arvestada arvutuse ülesande täitmiseks.

4. Klõpsake projekti viisardil ja järgige allpool toodud jooniste juhiseid.

Joonis 6.

Joonis 7.

Joonis 8.

Joonis 9.

Joonis 10.

Joonis 11.

Lõpetamispunktis jätke kõik muutmata. Klõpsake, et lõpetada.

5. Selles etapis tegeleme kohaliku võrguga kontrolli ja loomisega. Klõpsake elemendile FS-elementide puu: Mesh, paremklõpsake ja valige: Lisage kohalik võrk.

Joonis 12.

Joonis 13.

Siin saate määrata kohaliku võrguparameetrid ja piirkond, keeruliste mudelite jaoks, mis on seatud ka kõveruse nurka ja elemendi minimaalse suuruse nurka. Minimaalne suurus on määratud graafikus "Kitsaste teenindusaegade sulgemine". See funktsioon vähendab oluliselt arvutusjuhtumit ja suurendab saadud andmete täpsust. Sõltuvalt sellest, kuidas täpselt soovite saada tulemusi, kuvatakse grid purustamisparameeter. Sisemise analüüsi jaoks on standardseaded üsna sobivad. Järgmisena näidatakse grid visualiseerimine pinnal.

6. Loe edasi Kuidas käivitada arvutus peab määrama arvutuse eesmärgi. Eesmärgid on seatud FS puupuudes. Alguses küsime globaalseid eesmärke, valige iga komponendi jõud.

Joonis 14.

Pärast "otstarbekohase väljenduse" seadistamist. Selle tegemiseks klõpsake parema hiire nupule FS-puus ja valige "väljendi eesmärk". Kõigepealt seada saadud jõud võrrand.

Joonis 15.

Mis oleks väljenduses kehtinud, peate selle hiire vasaku nupuga klõpsama, viide komponendile ilmub valemis. Siin tutvustame valemit 2. Paagis vajutage.

Vormel 2.

Loo teise "eesmärgi-ekspressioon", kirjutage seal valemile 1.

Joonis 16.

CAS arvutatakse esiklaasi jaoks. Selles mudelis on tuuleklaas kaldu nägu, nägu kaldub 155 kraadi, nii et X-i jõudu korrutatakse patuga (155 * (PI / 180)). Tuleb meeles pidada, et arvutus viiakse läbi vastavalt SI-süsteemile ja seetõttu tuleks kaldpunkti pindala mõõta ruutmeetrites.

7. Nüüd saate arvutamisse minna, käivitada arvutus.

Joonis fig 17.

Arvutuse käivitamisel pakub programm valiku selle kohta, mida arvutada, saame valida arvutus- ja tööjaamades osaleva nuclei arvu.

Joonis 18.

Kuna ülesanne ei ole raske arvutus toimub vähem kui ühe minuti jooksul, seega klõpsame pärast käivitamist pausi.

Joonis 19.

Nüüd klõpsa nupule "Insert Graph", valige meie väljendusobjektid.

Joonis 20.

Graafik näitab väärtusi meie väljendeid iga iteratsiooni jaoks.

Et jälgida protsessi esinemist arvutuse ajal, saate kasutada "eelvaade". Kui te pöördute eelvaate sisse, kasvab meie arvutuse aeg ja sellest on vähe mõtet, nii et ma ei soovita teil seda võimalust lisada, kuid ma näitan seda kui tundub.

Joonis 21.

Joonis 22.

Asjaolu, et Epura osutub midagi kohutavast, see sõltub mudeli orientatsioonist.

Arvutus lõpeb, kui kõik kokku lepitud eesmärgid.

Joonis 23.

Tulemused tuleb automaatselt laadida, kui seda ei juhtu käsitsi: tööriistad-\u003e FS-\u003e Tulemused-\u003e Laadige alla failist

8. Pärast arvutust saate vaadata võrku mudelil.

Praegune määrus võimaldab meeskondade testimist masinate mudelite aerodünaamilises torus, mis ei ületa 60% ulatusest. Intervjuus koos F1Racing, endine tehniline direktor Renault Team Pat Simonds rääkis selle töö eripära ...

Pety sümbolid: "Täna kõik meeskonnad töötavad mudelid 50% ehk 60% ulatusest, kuid see ei olnud alati. Esimesed aerodünaamilised katsed 80ndatel viidi läbi 25% reaalse suuruse paigutustega - rohkem ei võimaldanud aerodünaamiliste torude võimsust Southamptoni Ülikooli ja Imperial College Londonis - ainult seal oli võimalus luua mudeleid liikuv alus. Siis esinesid aerodünaamilisi torusid, milles oli võimalik töötada 33% ja 50% mudelitega ning nüüd, kuna kulude piiramise vajaduse tõttu lepiti kokku, et meeskonnad on kokku leppinud, et õhuvoolukiirustel ei ole enam kui 60% mitte rohkem kui 50 meetrit sekundis.

Mudeli ulatuse valimisel tegutsevad võistkonnad olemasoleva aerodünaamilise toru võimekust. Täpsete tulemuste saamiseks ei tohiks mudeli mõõtmed ületada 5% toru tööpiirkonna osast. Väiksemate mudelite tootmine on odavam, kuid mida väiksem on mudel, seda raskem on vaja vajalikku täpsust jälgida. Nagu paljudes teistes valemi 1 masinate väljatöötamise küsimustes, on vaja otsida optimaalset kompromissi.

Eelmistel aegadel olid mudelid valmistatud puidust, mis kasvab malaisias kasvatatud tihedusega tihedusega tihedusega, mis on väikese tihedusega, kasutatakse laseri stereolitograafia seadmeid - infrapunalaekude polümeriseerib komposiitmaterjali, et saada osa kindlaksmääratud omadustega väljund. See meetod võimaldab teil kontrollida uue inseneri idee tõhusust aerodünaamilises toru pärast mõne tunni pärast.

Täpsemalt, mudel on valmistatud, seda usaldusväärsem teave, mis saadakse selle puhastamise ajal. Siin on iga tühiasi oluline, isegi väljalasketorude kaudu peaks gaaside voolu toimuma samal kiirusel nagu tegelikus masinal. Meeskonnad püüavad modelleerimiseks saavutada maksimaalset võimalikku täpsuse seadmeid.

Paljude aastate jooksul kasutati rehvide asemel nailonist või süsinikkiust, tõsiseid edusamme, tõsiseid edusamme, tõsiseid edusamme saavutati, kui Michelin toodi nende võidusõidu rehvide täpset vähendatud koopiaid. Masina mudel on varustatud mitmete anduritega õhurõhu mõõtmiseks ja süsteemi, mis võimaldab teil tasakaalu muuta.

Mudelid, sealhulgas neile paigaldatud mõõteseadmed, on tegelike masinate väärtuses vähe halvemad - näiteks need maksavad rohkem kui tegelikud GP2 masinad. See on tegelikult ultrastentne otsus. Anduritega baasraam maksab umbes 800 tuhat dollarit, seda saab kasutada mitu aastat, kuid tavaliselt on käsudel kaks komplekti, et mitte lõpetada töö.

Iga kehaelementide või suspensiooni täpsustamine toob kaasa uue ladustamise versiooni valmistamise vajadusele, mis maksab veel ühe kvartali miljonist. Samal ajal kulub aerodünaamilise toru töö ise umbes tuhat dollarit tunnis ja nõuab 90 töötaja juuresolekul. Tõsised meeskonnad veedavad nende uuringute jaoks umbes 18 miljonit dollarit hooajal.

Kulud tasuvad välja. Kinnitusjõu suurenemine 1% võrra võimaldab teil tegelikul teel mängida kümnendat sekundit. Stabiilsete eeskirjade tingimustes on insenerid ligikaudu nii palju ja mängitud kuus, nii et ainult modelleerimisosakonnas maksab kümnes kümnes pool miljonit dollarit meeskonda. "

Ükski masin ei liigu telliskivi seina läbi, kuid iga päev läbib iga päev õhku seinad, millest on ka tihedus.

Keegi ei tajuta õhku ega tuult seina. Madalatel kiirustel, tuuletu ilm, on raske märkida, kuidas õhuvoog suhtleb sõidukiga. Kuid suurel kiirusel, tugeva tuulega, õhukindlusega (õhu liikuva objektiga tegutsev jõud määrab ka resistentsusena), mõjutab tugevalt, kuidas masinat kiirendatakse kütuse tarbimisel.

Siin tuleb mäng mängu juurde. Aerodünaamika, mis uurib jõudude tulenevad objektide liikumisest õhus. Kaasaegsed autod on välja töötatud, võttes arvesse aerodünaamikat. Hea aerodünaamika auto läbib õli seina õli nugana.

Madala õhuvoolu suhtes kulul on selline auto paremini kiirendatud ja tarbib paremini kütust, kuna mootor ei pea kulutama täiendavaid jõude "auto läbi õhu seina kaudu.

Autode aerodünaamika parandamiseks kestab keha kuju nii, et õhukanal voolab auto väikseima vastupidavusega. Spordis on keha kuju loodud õhuvoolu suunamiseks eelistatavalt allosas, siis saate aru, miks. Isegi auto pagasiruumi pannakse tsükli või spoileri. Antiivastane vajutab auto tagaosa, mis takistab tagumise ratta tõusu tõttu tugeva õhuvoolu tõttu, kui ta liigub suure kiirusega, mis muudab auto stabiilsena. Mitte kõik anti-tsükkel ei ole samad ja mitte kõik rakendatud eesmärgiga, mõned teenivad ainult autoseadme elementi, mis ei täida aerodünaamika otsest funktsiooni.

Science Aerodünaamika

Enne autotööstuse aerodünaamika rääkimist läheme läbi füüsika põhitõdesid.

Kui objekt liigub läbi atmosfääri, nihutab see ümbritseva õhu õhku. Objekt on avatud ka atraktsiooni ja vastupanu. Vastupidavus tekitatakse siis, kui tahke objekt liigub vedelas keskmise - vees või õhus. Vastupidavus suureneb koos objekti kiirusega - seda kiiremini see liigub kosmoses, seda suurem on resistentsuse testid.

Me mõõdame objekti liikumist Newtoni seadused kirjeldatud teguritega - mass, kiirus, kaal, väline jõud ja kiirendus.

Vastupidavus mõjutab otseselt kiirendust. Objekti kiirendus (a) \u003d selle kaal (W) miinus resistentsus (d) jagatud massiga (m). Tuletame meelde, et kaal on vaba sügisel kiirendada kehakaalu toode. Näiteks kuumusel muutub inimese kaal atraktsioonisegu puudumise tõttu, kuid mass jääb samaks. Lihtsamalt öeldes:

Kui objekt kiirendab, kasvab kiirus ja resistentsus lõpp-punktini, milles vastupanu muutub võrdseks kaalu - rohkem objekti ei kiirenda. Kujutleme, et meie objekt võrrandis on auto. Kui auto liigub kiiremini ja kiiremini, rohkem ja rohkem õhku vastu oma liikumist, piirates masina äärmusliku kiirendusega teatud kiirusega.

Me läheneme kõige olulisemale numbrile - aerodünaamilise resistentsuse koefitsient. See on üks peamisi tegureid, mis määratlevad, kui kergesti objekt liigub läbi õhu kaudu. Tuuleklaasi koefitsient (CD) arvutatakse järgmise valemi abil:

CD \u003d d / (A * R * V / 2)

Kui D on resistentsus, a - piirkond, r - tihedus, V - kiirus.

Aerodünaamilise resistentsuse koefitsient autos

On arusaadav, et esiklaasi koefitsient (CD) on väärtus, mis mõõdab objektile rakendatava õhuresistentsuse võimsust, näiteks autole. Kujutage ette, et õhupresside võimsus autole, kuna see liigub mööda teed. Kiirusel 110 km / h, jõud on sujuv see neli korda suur kui kiirusel 55 km / h.

Auto aerodünaamilisi võimeid mõõdetakse aerodünaamilise resistentsuse koefitsiendiga. Mida väiksem on CD-indikaator, seda parem auto aerodünaamika ja lihtsam see läbib õhu seina, mis surub seda erinevatest külgedest.

Kaaluge CD-indikaatoreid. Pidage meeles, et 1970. aastate nurkväljak Volvo, 80s? Vana-Sedaan Volvo 960 on 0,36 tuuleklaasi koefitsient. Uues Volvo Keha sujuv ja sile, selle tõttu jõuab koefitsient 0,28. Suurem sujuvamad ja sujuvamad vormid näitavad paremat aerodünaamikat kui nurgelist ja ruudukujulist.

Põhjused, mille aerodünaamika armastavad sujuvaid vorme

Meenuta kõige aerodünaamilise asja looduses - pisar. Pisarv on ümmargune ja sujuv kõigil külgedel ja ülaosas kitseneb. Kui pisar tilgutab, on õhk lihtsalt ja sujuvalt voolanud. Ka autode - sujuva, ümardatud pinnaõhu õhu voolab vabalt, vähendada õhu vastupanu liikumise objekti.

Enamikus mudelites on keskmine resistentsuse koefitsient 0,30. Suvidel on 0,30 kuni 0,40 või rohkem tuuleklaasi koefitsient. Suurte koefitsientide põhjus mõõtmetega. Land Cruisers ja Gelendwagen mahutab rohkem reisijaid, neil on rohkem kaubaruumi, suured radiaatori grillid mootori jahutamiseks siit ja ruudukujuline disain. Pickupsi, mille disain on sihikindlalt ruudu CD üle 0,40.

Kehakujundus on vastuoluline, kuid auto näitab aerodünaamilist vormi. TOYOTA PRIUSS 0,24 tuuleklaasi koefitsient, mistõttu auto kütusekulu määr on madal mitte ainult hübriidse elektrijaama tõttu. Pea meeles, et iga miinus 0,01 koefitsiendis vähendab kütusekulu 0,1 liitrit 100 km kaugusel.

Bad-aerodünaamilise resistentsuse näitaja mudelid:

Mudelid, millel on hea aerodünaamilise resistentsuse näitaja:

Aerodünaamika parandamise meetodid on juba ammu teada, kuid ta võttis kaua aega, et autotootjad hakkasid neid uute sõidukite loomisel neid kasutama.

Esimeste autode mudeleid, mis ilmusid Aerodünaamika kontseptsiooniga pole midagi ühist. Heitke pilk Ford Company mudel T - Auto on rohkem nagu hobune vagun ilma hobune - võitja võistluse ruudukujunduses. Tõde on öelda, et enamik mudeleid - pioneerid ja ei vaja aerodünaamilist disaini, kui nad aeglaselt sõitsid, ei olnud sellel kiirusel midagi vastu. Kuid 1900. aastate alguse võidusõiduautod hakkasid kitsalt vähenema, et võita võistlustel aerodünaamika arvelt.

1921. aastal loodud Saksa leiutaja Edmund RUMPLERi rumplari-tropfenauto, mis tõlgitud saksa keeles tähendab "auto - pisaraid". Loodud aerodünaamilise vormi kujutises looduses, pisaravormide vormil on see mudelil tuuleklaasi koefitsient 0,27. RUMPLER-TROPFENAUTO kujundus ei ole tuvastanud tunnustust. Rubleler suutis luua ainult 100 ühikut rumpler-tropfenauto.

Ameerikas tehti hüpata aerodünaamilises disainis 1930. aastal, kui Chrysleri õhuvoolu mudel vabastati. Inspireerituna lindude lendist, insenerid tegid õhuvoolu, võttes arvesse aerodünaamika. Kontrollitavuse parandamiseks jaotub auto kaal ühtlaselt esi- ja tagatelje vahel - 50/50. Ühiskond väsinud suur depressioon ei nõustunud ebatavaline välimus Chrysler õhuvoolu. Mudel arvestas ebaõnnestumist, kuigi Chrysleri õhuvoolu ühtlustatud disain oli selle aja ees kaugel.

1950. aastatel ja 60ndatel oli suurimad saavutused autoauto-aerodünaamika valdkonnas, mis tulid võistlusmaailmast. Insenerid hakkasid katsetama erinevate keha kujuga, teades, et sujuvam vorm kiirendab autosid. Nii sündis võidusõidu auto vorm, mis säilitas sellel päeval, sündis. Eesmised ja tagumised spoilerid, nörside kujul ja aerosplektoms serveeritakse üheks eesmärgiks, suunata õhu voolu läbi katuse ja luua vajaliku rõhujõu esi- ja tagarattad.

Katsete edu aitas aerodünaamilisele torule. Järgmises osas meie artikli me ütleme teile, miks see on vaja ja miks on oluline disain disain auto.

Aerodünaamilise toru resistentsuse mõõtmine

Auto aerodünaamilise tõhususe mõõtmiseks laenavad insenerid lennundussektori tööriista - aerodünaamilise toru.

Aerodünaamiline toru on tunnel võimas fännid, mis loovad õhuvoolu üle objekti sees. Autode, õhusõidukite või midagi muud, mille õhukindlus insenerid mõõdetakse. Tunneli ruumist vaatavad teadlased õhku objektiga suhtlemiseks ja kuidas õhuvoolu erinevatel pindadel käitub.

Autode või lennuki sees aerodünaamilise toru sees ei liigu, vaid simuleerida tegelikke seisundeid, fännid toita õhuvoolu erinevatel kiirustel. Mõnikord reaalsed autod ei sõida isegi toru disainerid sageli tuginevad täpsed mudelid loodud savist või muudest toorainetest. Tuule puhub auto aerodünaamilises toru ja arvutid arvutavad aerodünaamilise resistentsuse koefitsient.

Aerodünaamilised torud kasutatakse alates 1800-ndate aastate lõpust, kui nad püüdsid õhusõiduki luua ja mõõta õhuvoolu mõju. Isegi Wright Brothersil oli selline toru. Pärast Teist maailmasõda hakkasid võistlusauto insenerid konkurentide eeliste otsimisel rakendama aerodünaamilisi torusid, et hinnata välja töötatud aerodünaamiliste elementide tõhusust. Hiljem sillutas see tehnoloogia teed sõiduautode ja veoautode maailmale.

Viimase kümne aasta jooksul maksavad suured aerodünaamilised torud mitu miljonit USA dollarit rohkem ja vähem. Arvuti simulatsioon tõrjub järk-järgult selle meetodi auto aerodünaamika testimiseks (veel). Aerodünaamilised torud käivitatakse ainult selleks, et veenduda, et arvuti simulatsioonis puuduvad valearvestused.

Aerodünaamikas on rohkem mõisteid kui ainult õhu resistentsus - tõste- ja kinnitusjõud on veel tegureid. Tõstejõud (või lift) on jõud, mis töötab objekti kaalust, tõstes ja hoiab objekti õhus. Kinnitusjõud on lifti vastupidine jõud, mis surub objekti maapinnale.

See, kes arvab, et valemiga 1 võidusõiduautode aerodünaamilise resistentsuse koefitsient, 320 km / h, madal, on ekslik. Tüüpilises võidusõiduauto valemiga 1, aerodünaamilise resistentsuse koefitsient on umbes 0,70.

Vormi 1 võidusõidukambrite üleostevahelise õhukindluse koefitsiendi põhjus on see, et need masinad on loodud võimalikult palju presseri võimsuse loomiseks. Kiirusega, millega praamid liiguvad, hakkavad nad oma äärmiselt valguse kaalu katsetama suure kiirusega lifti testimist - füüsika muudab nad lennukiks õhku tõusta. Autod ei looda lendamiseks (kuigi artikkel - lendav auto trafo kinnitab vastupidist), ja kui sõiduk hakkab õhku tõusma, siis võite oodata ainult ühte - hävitavat õnnetust. Seetõttu peaks kinnitusjõud olema maksimaalne, et hoida auto maa peal suurel kiirusel, mis tähendab aerodünaamilise resistentsuse koefitsienti.

Valemi 1 auto kõrge kinnitusjõud saavutatakse sõiduki esi- ja tagaosade abil. Need tiivad otseõhu voolab nii, et auto vajutage auto maapinnale on sama kinnitusjõud. Nüüd saate tugevalt suurendada kiirust ja ei kaota see pöördeid. Samal ajal peaks kinnitusjõud olema liftiga hoolikalt tasakaalustatud nii, et auto saaks soovitud sirgjoonelise kiiruse.

Paljudel seeriatel autodel on aerodünaamilise toidulisandeid, et luua kinnitusjõudu. Press kritiseeris välimust. Vastuoluline disain. Ja kõik, sest kogu GT-R keha on mõeldud suunata õhuvoolu auto ja tagasi läbi ovaalse tagumise spoiler, luues suurema kinnitusjõudu. Keegi ei mõelnud auto ilu.

Väljaspool valemi 1 maanteel leidub gran-vastaseid sõidukites sageli Serial-sõidukites, näiteks Toyota ja Honda ettevõtete sedaanidel. Mõnikord lisavad need disaini elemendid suure kiirusega. Näiteks esimesel Audi TT esialgu ei olnud spoilerit, kuid Audi pidi selle lisama, kui selgus, et ümardatud TT-vormid ja kerge kaal, loodud liiga palju tõstejõudu, mis tegi auto ebastabiilse kiirusega üle 150 km / h .

Aga kui auto ei ole audi tt, mitte sportauto, mitte sportauto, vaid tavaline pere sedaan või luukpära, paigaldades spoiler midagi. Juhid sellise auto spoiler ei parane, sest "peremees" nii kõrge survejõud tõttu kõrge CX ja kiirus üle 180 ei põleta. Tavalise auto spoiler võib põhjustada liigset keeramist või vastupidi, soovimatust pöörde sisestamiseks. Siiski, kui sa liiga, tundub, et Honda civic hiiglane spoiler on oma koha, ei lase kellelgi leevendada teid selles.

Paljudes teadus- ja tehnoloogiavaldkondades, mis on seotud kiirusega, sageli on vaja arvutada objekti tegutsevad jõud. Kaasaegne auto, võitleja, allveelaev või kiire elektriline rong - nad kõik kogevad mõju aerodünaamiliste jõudude. Nende jõudude suuruse määramise täpsus mõjutab otseselt kindlaksmääratud objektide tehnilisi omadusi ja nende võimet täita teatud ülesandeid. Üldiselt hõõrdejõud määrab mootori paigaldamise võimsuse taseme ja põiksuunad mõjutavad objekti juhitavust.

Traditsioonilise disainilahendusega jõudude määramise skeemiga kasutatakse aerodünaamilistes torudes (reeglina vähendatud mudelites), basseinide ja looduslike testide katseid. Kuid kõik eksperimentaalsed uuringud on sarnased teadmiste saamiseks üsna kallis viis. Mudeli seadme testimiseks peate kõigepealt selle tegema, seejärel koostama katseprogrammi, valmistage ette seista ja lõpuks teostama mitmeid mõõtmisi. Samal ajal mõjutavad enamikel juhtudel objekti tegelike töötingimuste tagajärjel tekkinud eeldused katsetulemuste täpsust.

Eksperiment või arvutus?

Kaaluge üksikasjalikumalt eksperimentide tulemuste arusaamise põhjuseid objekti tegeliku käitumisega katsete tulemuste arusaamise põhjuseid.

Uurides mudelite uurimisel piiratud ruumi tingimustes, näiteks aerodünaamilistes torudes, on piirte pinnad oluliselt objekti lähedal voolu struktuurile. Mudeliskaala vähenemine võimaldab teil seda probleemi lahendada, aga seda tuleks pidada Reynoldsi arvu muutuseks (nn laiaulatuslik mõju).

Mõnel juhul võib moonutusi põhjustada keha voolu tegelike tingimuste põhiline vastuolu ja simuleeritakse toru. Näiteks kiirete sõidukite või rongide puhastamisel muutub aerodünaamilise toru liikuva horisontaalse pinna puudumine tõsiselt voolu üldist pilti ja mõjutab ka aerodünaamiliste jõudude tasakaalu. See mõju on seotud suurendamise piiri kihi.

Mõõtmismeetodid annavad mõõdetud väärtustes ka vigu. Vale anduri paigutuse kava objekti või vale orientatsiooni oma tööosade võib põhjustada vale tulemusi.

Kiirenduse disain

Praegu juhtivad juhtivad valdkondlikud ettevõtted sketch disaini etapis laialdaselt CAE arvuti simulatsiooni tehnoloogiaid. See võimaldab teil kaaluda rohkem võimalusi optimaalse disaini otsimisel.

ANSYS CFXi tarkvarapaketi kaasaegne arendamise tase laiendab oluliselt oma rakenduste ala: Laminaarivoogude modelleerimisest turbulentsetele vooladele tugeva anisotroopia parameetritega.

Mitmesuguste kasutatud turbulentsi mudelite hulka kuuluvad traditsioonilised rahveldavad mudelid (Reynolds keskmiselt Navie-Stoks), millel on parim "kiiruse-täpsuse" suhe, SST Turbulentsi mudel (Shear Stressorport) (kahekihilise ravi) (kahekihilise menera mudel), mis ühendab edukalt väärikuse "Ke" turbulentsi mudelid ja "kW". Arenenud anisotroopia voogede puhul on RSM-mudelid (Reynolds stressimudel) sobivamad. Turbulentsi parameetrite otsene arvutus suundades võimaldab täpsemalt määrata vortexi vooluvoolu omadusi.

Mõnel juhul on soovitatav rakendada Vortexi teooriaid ehitatud mudeleid: Des (eemaldatav Eddy Simulatsioon) ja Les (suur Eddy Simulatsioon). Eriti juhtudel, kus laminaar-turbulentsete üleminekuprotsesside kirje on eriti oluline, on välja töötatud ülemineku turbulentsi mudeli mudel, mis on loodud hästi tõestatud SST-tehnoloogia alusel. Mudel on läbinud laiaulatusliku testimisprogrammi erinevatel rajatistel (põie masinad reisijate õhusõidukitesse) ja näitas suurepärase korrelatsiooni eksperimentaalsete andmetega.

Lennundus

Kaasaegse võitluse ja tsiviilõhusõidukite loomine on võimatu ilma kõigi selle omaduste sügava analüüsita esialgse disainilahenduses. Õhusõiduki kulutõhusus, selle kiirus ja manööverdusvõime sõltub otseselt pindade ja lööjate kuju ettevaatlikust uurimist.

Täna kasutavad kõik suuremad õhusõidukite tööstuse ettevõtted ühe ühe astme või teises kasutamisel arvuti analüüsi uute toodete arendamisel.

Koossetute voogude analüüsi suurepärased tunnused avavad teadlaste ees turbulentsi üleminekumudel, mis analüüsib õigesti laminaari lähedasi voolurežiimi, voolavad voolu eraldamise ja kinnituse arenenud tsoonidega. See vähendab veelgi arvu arvutuste tulemuste ja voolu tegeliku pildi vahe.

Autotööstus

Kaasaegsel autol peab olema suure võimsusega energiatõhususe suurenenud majandus. Ja muidugi peamised määravad komponendid on mootor ja keha.

Kõigi mootorisüsteemide tõhususe tagamiseks on juhtiv Lääne-ettevõtted juba pikka aega kasutanud arvuti simulatsiooni tehnoloogiaid. Näiteks Robert Bosch GmbH (Saksamaa), laias valikus sõlmede kaasaegse diiselmootoriga autode arendamisel ühise raudtee-kütusevarustussüsteemi, kasutatud ANSYS CFX (parandada süstimisomaduste).

BMW, kelle mootorid mitu aastat järjest vallutavad pealkiri "Parim mootor aasta" (rahvusvaheline mootor aasta) kasutab ANSYS CFX-i, et simuleerida protsesse DVS-i põlemisskambrite protsesse.

Väline aerodünaamika on ka vahend mootori võimsuse kasutamise tõhususe suurendamiseks. Tavaliselt ei tähenda see mitte ainult resistentsuse koefitsiendi vähendamist, vaid ka kinnitusjõu bilansi vähendamist, mis on vajalik kiire auto jaoks vajalik.

Erinevate klasside võidusõiduautod on nende omaduste väljendused. Kõik ilma eranditult kasutavad F1 meistrivõistluste osalised oma CHA-i aerodünaamika arvutianalüüsi. Spordi saavutused osutuvad visuaalselt nende tehnoloogiate eeliseid, millest paljud on juba rakendatud ja seeriautode loomisel.

Venemaal on selle piirkonna pioneer aktiivne Pro Racing meeskond: valemiga 1600 võidusõiduauto arendab kiirust üle 250 km / h ja on Venemaa rõngakujulise võistluse tipud. ANSYS CFX kompleksi kasutamine (joonis fig 4) auto aerodünaamilise ploomi kujundamiseks võimaldas oluliselt vähendada optimaalse lahenduse otsimisel oluliselt disainilahenduste arvu.

Arvutatud andmete võrdlus ja aerodünaamilise toru puhastamise tulemused näitasid eeldatavat erinevust. See on seletatav statsionaarse põrandaga toru, mis põhjustas piiri kihi paksuse kasvu kasvu. Seetõttu aerodünaamilised elemendid asuvad piisavalt madalad, töötas ebatavalistes tingimustes.

Kuid arvuti mudel vastas täielikult tegelikele liikumisolukordadele, mis võimaldasid oluliselt parandada auto ploomi tõhusust.

Hoone

Tänapäeval on arhitektid vabalt sobivad kujundatud hoonete välimuseks kui 20 või 30 aastat tagasi. Moderniliste arhitektide futuristlik looming on reeglina keerulised geomeetrilised vormid, mille puhul aerodünaamiliste koefitsientide väärtused ei ole teada (vajalikud arvutatud tuulekoormuse määramiseks toetavatest struktuuridest).

Sellisel juhul saada aerodünaamiliste omaduste hoone (ja võimsus tegurid mõju), lisaks traditsiooniliste katsete aerodünaamiliste torude, CAE vahendid üha enam. Sellise arvutuse näide ANSYS CFX-is on kujutatud joonisel fig. Viis.

Lisaks kasutatakse ANSYS CFX traditsiooniliselt tööstusruumide, haldushoonete, kontori- ja spordi- ja meelelahutuse komplekside ventilatsiooni ja kuumutamiseks.

Temperatuurirežiimi analüüsimiseks ja õhuvoolude olemuse analüüsimiseks Ice Arena SK Krylatskoye (Moskva) paigutus Olof Granlund Oy insenerid (Soome) kasutasid ANSYS CFX tarkvarapaketti. Staadioni stendid sisaldavad umbes 10 tuhat pealtvaatajat ja nende termiline koormus võivad olla rohkem kui 1 MW (kiirusega 100-120 w / inimene). Võrdluseks: kuumutada 1 l vett 0 kuni 100 ° C. See võtab veidi rohkem kui 4 kW energiat.

Joonis fig. 5. Rõhu jaotus struktuuride pinnal

Summeerida

Nagu näete, jõudsid Aerodünaamika arvutitehnoloogiad selle taseme, mida me saaksime ainult unistada 10 aastat tagasi. Samal ajal ei ole vaja arvuti modelleerimine eksperimentaalsete uuringute vastu - palju parem, kui need meetodid üksteist täiendavad.

ANSYS CFX kompleks võimaldab inseneridel lahendada ja selliseid keerulisi ülesandeid, nagu disaini deformatsioonide määramine aerodünaamiliste koormustega kokkupuutel. See aitab kaasa nii sisemiste kui ka väliste aerodünaamika paljude ülesannete õige sõnastamisele: Flutte'i põie ülesannetest tuule- ja laineefektile merekonstruktsioonidele.

Kõik ANSYS CFX kompleksi hinnangulised omadused on saadaval ANSYS Workbenchi keskkonnas.