Зошто ви е потребна аеродинамика за автомобил, секој знае. Колку е порационализирано неговото тело, толку е помал отпорот на движење и потрошувачката на гориво. Таков автомобил не само што ќе ви заштеди пари, туку и ќе исфрли помалку ѓубре во околината. Одговорот е едноставен, но далеку од целосен. Специјалисти за аеродинамика, завршувајќи го телото на новиот модел, исто така:

• пресметајте ја распределбата по оските на силата на кревање, што е многу важно со оглед на значителните брзини на модерните автомобили,
• обезбеди воздушен пристап за ладење на моторот и механизмите на сопирачките,
• размислете за местата на довод и излез на воздух за внатрешниот систем за вентилација,
• да се обиде да го намали нивото на бучава во кабината,
• оптимизирајте го обликот на деловите на телото за да го намалите загадувањето на стаклото, огледалата и опремата за осветлување.

Згора на тоа, решението на една задача често е во спротивност со спроведувањето на друга. На пример, намалувањето на коефициентот на отпор го подобрува рационализирањето, но во исто време ја влошува отпорноста на автомобилот на налетите на страничниот ветер. Затоа, експертите мора да бараат разумен компромис.

намалување на влечење

Што ја одредува силата на влечење? Два параметри имаат одлучувачко влијание врз него - коефициентот аеродинамично влечење Cx и пресечната површина на автомобилот (среден брод). Можете да го намалите средниот дел со тоа што ќе го направите каросеријата пониско и потесно, но тешко дека ќе има многу купувачи за таков автомобил. Затоа, главната насока на подобрување на аеродинамиката на автомобилот е да се оптимизира протокот околу телото, со други зборови, да се намали Cx. Аеродинамичниот коефициент на отпор Cx е бездимензионална величина, која се определува експериментално. За модерни автомобили, тој е во опсег од 0,26-0,38. Во странски извори, коефициентот на влечење понекогаш се нарекува Cd (коефициент на влечење). Телото во форма на капка има идеално рационализација, чиј Cx е еднаков на 0,04. Кога се движи, непречено ги пресекува воздушните струи, кои потоа беспрекорно, без прекини, се затвораат во неговата „опашка“.

Воздушните маси се однесуваат поинаку кога автомобилот се движи. Овде, отпорот на воздухот се состои од три компоненти:

• внатрешен отпор кога воздухот минува низ него моторниот простори салон,
• отпорност на триење на струењето на воздухот на надворешните површини на телото и
• формираат отпор.

Третата компонента обезбедува најголемо влијаниеза аеродинамиката на автомобилот. Движејќи се, автомобилот ги компресира воздушните маси пред себе, создавајќи област висок крвен притисок. Воздушните струи течат околу телото, а таму каде што завршува, протокот на воздух се одвојува, се создаваат турбуленции и област на ударен притисок. Значи областа висок притисокнапред го спречува автомобилот да се движи напред, а областа на низок притисок во задниот дел го „цица“ назад. Јачината на турбуленцијата и големината на областа на низок притисок се одредуваат според обликот на задниот дел на телото.

Најдобрите перформанси на рационализирање го покажуваат автомобилите со заден дел со чекори - седаните и купеата. Објаснувањето е едноставно - протокот на воздух што излегол од покривот веднаш удира во капакот на багажникот, каде што се нормализира и потоа конечно му се откинува раб. Страничните струи паѓаат и на багажникот, што спречува да се појават штетни вртлози зад автомобилот. Затоа, колку е повисок и подолг капакот на багажникот, толку подобро аеродинамични перформанси. На големи седаниа купето понекогаш дури и успева да постигне беспрекорен тек околу телото. Мало стеснување на задниот дел, исто така, помага да се намали Cx. Работ на багажникот е направен остар или во форма на мало испакнување - ова обезбедува одвојување на протокот на воздух без турбуленции. Како резултат на тоа, просторот за празнење зад возилото е мал.

И дното на автомобилот има влијание врз неговата аеродинамика. Испакнати делови за суспензија и издувен системзголемување на отпорот. За да го намалат, тие се обидуваат да го измазнуваат дното што е можно повеќе или да го покријат сè што „излезе“ под браникот со штитови. Понекогаш е инсталиран мал преден спојлер. Спојлерот го намалува протокот на воздух под возилото. Но, тука е важно да се знае мерката. Голем спојлер значително ќе го зголеми отпорот, но автомобилот подобро ќе се „спушти“ на патот. Но повеќе за тоа во следниот дел.

Намалување на силата

Кога автомобилот се движи, протокот на воздух под неговото дно оди права линија, а горниот дел од протокот оди околу телото, односно поминува подолго растојание. Затоа, брзината на горниот тек е поголема од долната. И според законите на физиката, колку е поголема брзината на воздухот, толку е помал притисокот. Следствено, под дното се создава област на зголемен притисок, а горе се создава пониска. Ова создава сила на кревање. И иако неговата вредност е мала, маката е што е нерамномерно распоредена по оските. Ако предната оска е оптоварена со поток што притиска на хаубата и шофершајбната, тогаш задниот дел дополнително се истоварува од зоната за празнење формирана зад автомобилот. Затоа, како што се зголемува брзината, стабилноста се намалува и автомобилот станува склон кон лизгање.

Нема потреба да се измислуваат посебни мерки за борба против овој феномен од страна на дизајнерите на конвенционалните сериски автомобили, бидејќи она што е направено за да се подобри рационализацијата истовремено ја зголемува надолната сила. На пример, оптимизирањето на задниот дел ја намалува вакуумската зона зад автомобилот и затоа го намалува подигањето. Израмнувањето на дното не само што го намалува отпорот на воздухот, туку и ја зголемува брзината на протокот и затоа го намалува притисокот под возилото. И ова, пак, доведува до намалување на лифтот. На ист начин, задниот спојлер извршува две задачи. Не само што го намалува формирањето на вител, подобрувајќи го Cx, туку и истовремено го притиска автомобилот на патот поради протокот на воздух што се одбива од него. Понекогаш задниот спојлер е дизајниран само да ја зголеми надолната сила. Во овој случај, тој има големи димензииа навалувањето или е направено повлекување, влегувајќи во работа само на големи брзини.

За спорт и тркачки моделиОпишаните мерки, се разбира, ќе бидат неефикасни. За да ги задржите на патот, треба да создадете многу надолна сила. За ова се користат голем преден спојлер, странични здолништа и задни крила. Но, инсталиран на сериски автомобили, овие елементи ќе играат само декоративна улога, забавувајќи ја гордоста на сопственикот. бр практична користнема да дадат, туку напротив ќе го зголемат отпорот на движење. Многу возачи, патем, мешаат спојлер со крило, иако е прилично лесно да се направи разлика меѓу нив. Спојлерот секогаш е притиснат на телото, со што сочинува една целина. Крилото е инсталирано на одредено растојание од телото.

Практична аеродинамика

Следењето на неколку едноставни правила ќе ви овозможи да заштедите од воздухот со намалување на потрошувачката на гориво. Сепак, овие совети ќе бидат корисни само за оние кои често и многу возат на патеката.

При возење значителен дел од моќноста на моторот се троши на надминување на отпорот на воздухот. Колку е поголема брзината, толку е поголем отпорот (а со тоа и потрошувачката на гориво). Така, ако успорите дури и за 10 km/h, заштедувате до 1 литар на 100 km. Во овој случај, губењето време ќе биде незначително. Сепак, оваа вистина им е позната на повеќето возачи. Но, другите „аеродинамични“ суптилности не се познати на сите.

Потрошувачката на гориво зависи од коефициентот на отпор и од површината на пресекот на возилото. Ако мислите дека овие параметри се поставени во фабриката, а сопственикот на автомобилот не може да ги промени, тогаш се лажете! Нивното менување воопшто не е тешко, а може да постигнете и позитивни и негативни ефекти.

Што ја зголемува потрошувачката? Неразумно го „јаде“ товарот на гориво на покривот. Па дури и рационализирана кутија ќе потрае најмалку еден литар на сто. Нерационално е да се согорува гориво кога прозорците и подвижните покриви се отворени додека возите. Ако превезувате долг товар со подотворен багажникот, ќе добиете и пречекорување. Различни украсни елементи како што се фејинг на хаубата („мушички“), „кенгурјатник“, крило и други елементи на домашно штимање, иако ќе донесат естетско задоволство, ќе ве натераат дополнително да се забавувате. Гледајте под дното - за сè што попушта и изгледа под прагот, ќе треба да платите дополнително. Дури и нешто толку мало како отсуството пластични капачињана челични дискови, ја зголемува потрошувачката. Секој наведен фактор или детал поединечно ја зголемува потрошувачката за мала количина - од 50 до 500 g на 100 km. Но, ако резимирате сè, повторно ќе „влезе“, околу литар на сто. Овие пресметки важат за мали автомобилисо брзина од 90 km/h. Сопствениците на големи автомобили и љубителите на големите брзини, прават прилагодување кон зголемување на потрошувачката.

Доколку се исполнети сите горенаведени услови, можеме да избегнеме непотребно трошење. Дали е можно дополнително да се намалат загубите? Може! Но, ова ќе бара малку надворешно подесување(Зборуваме, се разбира, за професионално изведени елементи). Напред аеродинамичен комплетне дозволува протокот на воздух да „пробие“ под дното на автомобилот, прагот го покрива испакнатиот дел од тркалата, спојлерот спречува формирање на турбуленции зад „скрмата“ на автомобилот. Иако спојлерот, по правило, веќе е вклучен во структурата на каросеријата на модерен автомобил.

Така, заштедата од воздух е сосема реално.

Сегашните регулативи им дозволуваат на тимовите да тестираат модели на автомобили во ветерен тунел што не надминуваат 60% од скалата. Во интервју за F1Racing, поранешниот технички директор на тимот на Рено, Пет Сајмондс, зборуваше за спецификите на оваа работа…

Пет Сајмондс: „Денес, сите тимови работат со модели од 50% или 60% размер, но тоа не беше секогаш случај. Првите аеродинамички тестови во 80-тите беа извршени со модели од 25% од реалната вредност - моќта на ветерните тунели на Универзитетот во Саутемптон и Империјалниот колеџ во Лондон не дозволуваше повеќе - само таму беше можно да се инсталираат модели на подвижна основа. Потоа се појавија тунели за ветер, во кои беше можно да се работи со модели со 33% и 50%, а сега, поради потребата да се ограничат трошоците, тимовите се согласија да тестираат модели не повеќе од 60% со брзина на проток на воздух од не повеќе од 50 метри во секунда.

При изборот на скалата на моделот, тимовите тргнуваат од можностите на достапниот тунел за ветер. За да се добијат точни резултати, димензиите на моделот не треба да надминуваат 5% од работната површина на цевката. Производството на модели од помал обем е поевтино, но од помал модел, толку е потешко да се одржи потребната точност. Како и со многу други прашања во развојот на Формула 1 болидите, тука треба да го барате најдобриот компромис.

Во минатото се правеа модели од дрвото на дрвото Диер, кое расте во Малезија, кое има мала густина, сега се користи опрема за ласерска стереолитографија - инфрацрвениот ласерски зрак полимеризира композитен материјал, што резултира со дел со одредени карактеристики. Овој метод ви овозможува да ја тестирате ефективноста на нова инженерска идеја во тунел за ветер за неколку часа.

Колку е попрецизно направен моделот, толку посигурни се информациите добиени при неговото дување. Секоја ситница се брои овде, дури и преку издувни цевкипротокот на гасови мора да помине со иста брзина како во вистинска машина. Тимовите се обидуваат да постигнат најголема можна точност за постоечката опрема во симулацијата.

Долги години гумите се заменуваа со реплики од најлон или јаглеродни влакна, но значителен напредок беше постигнат кога Мишелин направи реплики на нивните точни минијатури. тркачки гуми. Моделот на автомобилот е опремен со многу сензори за мерење на воздушниот притисок и систем кој ви овозможува да го промените балансот.

Моделите, вклучувајќи ја и мерната опрема инсталирана на нив, се малку инфериорни по цена вистински автомобилиНа пример, тие се поскапи од вистински автомобилиГП2. Ова е всушност ултра-комплексно решение. Основната рамка со сензори чини околу 800.000 долари и може да се користи неколку години, но обично тимовите имаат два сета за да ја продолжат работата.

Секоја ревизија елементи на телотоили суспензија доведува до потреба за производство нова верзијакомплет за тело, кој чини уште четвртина милион. Истовремено, работата на самиот ветерен тунел чини околу илјада долари на час и бара присуство на 90 вработени. Сериозните тимови трошат околу 18 милиони долари по сезона на овие студии.

Трошоците се исплатат. Зголемувањето на надолната сила за 1% ви овозможува да освоите назад една десетина од секундата на вистинска патека. Во стабилен распоред, инженерите играат околу толку месечно, па само во одделот за моделирање, секој десетти го чини тимот половина милион долари.

Денеска ве покануваме да дознаете што е тоа, зошто е потребно и во која година оваа технологија за прв пат се појави во светот.

Без аеродинамика, автомобилите и авионите, па дури и боб санките се само предмети што го движат ветрот. Ако нема аеродинамика, тогаш ветрот се движи неефикасно. Науката за проучување на ефикасноста на отстранувањето на воздушните текови се нарекува аеродинамика. За да се создаде возило кое ефикасно го пренасочува протокот на воздух, намалувајќи го отпорот, потребен е тунел за ветер, во кој инженерите ја проверуваат ефективноста на аеродинамичниот воздушен отпор на автомобилските делови.

Погрешно се смета дека аеродинамиката се појавила уште од пронаоѓањето на тунелот за ветер. Но, тоа не е. Всушност се појави во 1800-тите. Потеклото на оваа наука започна во 1871 година, со браќата Рајт, кои се дизајнери и креатори на првиот авион во светот. Благодарение на нив, аеронаутиката почна да се развива. Целта беше една - обид за изградба на авион.

Во почетокот, браќата ги правеа своите тестови во железничките тунели. Но, способноста на тунелот да ги проучува воздушните струи беше ограничена. Затоа, тие не успеаја да создадат вистински авион, бидејќи за ова беше неопходно телото на авионот да ги исполни најстрогите барања за аеродинамика.

Затоа, во 1901 година, браќата изградиле свој тунел за ветер. Како резултат на тоа, според некои податоци, во оваа цевка биле тестирани околу 200 авиони и одделни трупови на прототипови. различни форми. На браќата им требаа уште неколку години за да го направат првиот вистински авион во историјата. Така, во 1903 година, браќата Рајт спроведоа успешен тест на првиот во светот, кој траеше во воздухот 12 секунди.

Што е тунел за ветер?

Ова е едноставен уред кој се состои од затворен тунел (огромен капацитет) низ кој тече воздухот со помош на моќни вентилатори. Во ветерниот тунел се става предмет, на кој почнуваат да се применуваат. Исто така, во современите тунели за ветер, специјалистите имаат можност да снабдуваат насочени струи на воздух до одредени елементи на каросеријата на автомобилот или било кој возилото.

Тестирањето на тунелите за ветер се здоби со огромна популарност за време на Велики Патриотска војнаво 40-тите. Во целиот свет, воените оддели спроведоа истражување за аеродинамиката воена опремаи муниција. По војната, воените аеродинамички истражувања беа намалени. Но, вниманието на аеродинамиката го свртеа инженерите кои дизајнираа спортски тркачки автомобили. Тогаш оваа мода беше подигната од дизајнери и автомобили.

Пронајдокот на тунелот за ветер им овозможи на експертите да тестираат возила кои се неподвижни. Понатаму, протокот на воздух се снабдува и се создава истиот ефект што се забележува кога машината се движи. Дури и при тестирање на авиони, објектот останува неподвижен. Прилагодлив само за да се симулира одредена брзина на возилото.

Благодарение на аеродинамиката, и спортот и едноставни автомобилинаместо квадратни форми, тие почнаа да добиваат помазни линии и заоблени елементи на телото.

Понекогаш целиот автомобил можеби не е потребен за истражување. Често, може да се користи редовен распоред во природна големина. Како резултат на тоа, експертите го одредуваат нивото на отпорност на ветер.

Коефициентот на отпор на ветерот се одредува според тоа како ветерот се движи во цевката.

Модерните тунели за ветер се во суштина огромен фен за коса за вашиот автомобил. На пример, еден од познатите тунели за ветер се наоѓа во Северна Каролина, САД, каде што се спроведуваат студии за асоцијација. Благодарение на оваа цевка, инженерите моделираат автомобили способни да се движат со брзина од 290 km/h.

Во оваа зграда беа инвестирани околу 40 милиони долари. Цевката ја започна својата работа во 2008 година. Главните инвеститори се тркачката асоцијација НАСКАР и сопственикот на трки Џин Хас.

Еве видео од традиционален тест во оваа цевка:

Од појавата на првиот тунел за ветер во историјата, инженерите сфатија колку овој изум е важен за целината. Како резултат на тоа, дизајнерите на автомобили привлекоа внимание на тоа, кои почнаа да развиваат технологии за проучување на протокот на воздух. Но, технологијата не стои. Во денешно време, многу студии и пресметки се вршат на компјутер. Најневеројатно е што дури и аеродинамичните тестови се вршат во специјални компјутерски програми.

Како предмет за тестирање се користи модел на 3D виртуелна машина. Следно на компјутерот се репродуцираат различни условиза тестирање на аеродинамиката. Истиот пристап почна да се развива за тестирање на несреќи. , што не само што може да заштеди пари, ниту да земе предвид многу параметри при тестирањето.

Исто како и вистинските тестови за несреќа, изградбата на тунел за ветер и тестирањето во него е многу скапо задоволство. На компјутер, цената може да биде само неколку долари.

Точно, бабите и дедовците и приврзаниците на старите технологии сепак ќе кажат дека реалниот свет е подобар од компјутерите. Но, 21 век е 21 век. Затоа, неизбежно е во блиска иднина многу тестови во реалниот свет да се вршат целосно на компјутер.

Иако вреди да се напомене дека не сме против компјутер, но се надеваме дека вистински тестовиво тунелот за ветер и конвенционалните тестови за судир сепак ќе останат во автомобилската индустрија.

Вовед.

Добро попладне, драги читатели. Во овој пост, сакам да ви кажам како да извршите надворешна анализа на дел или структура за да го одредите коефициентот на влечење и добиената сила користејќи внатрешна анализа во симулацијата на проток. Размислете и за создавање локална мрежа и поставување на цели „целен израз“ за да се поедностават и автоматизираат пресметките. Ќе ги дадам основните концепти на коефициентот на аеродинамиката на отпорот. Сите овие информации ќе помогнат брзо и компетентно да се дизајнира идниот производ и последователно да се испечати за практична употреба.

Материјал.

Аеродинамичниот коефициент на отпор (во натамошниот текст CAC) се определува експериментално за време на тестови во тунел за ветер или тестови при испуштање на брегот. Дефиницијата за CAS доаѓа со формула 1

Формула 1

CAS од различни форми флуктуира во широк опсег. Слика 1 ги прикажува овие коефициенти за голем број форми. Во секој случај, се претпоставува дека воздухот што удира на каросеријата нема странична компонента (т.е. се движи директно по надолжната оска на возилото). Забележете дека едноставна рамна плоча има коефициент на отпор од 1,95. Овој коефициент значи дека силата на влечење е 1,95 пати поголема од динамичкиот притисок што делува на површината на плочата. Екстремно високиот отпор создаден од плочата се должи на фактот што воздухот што се шири околу плочата создава област на одвојување многу поголема од самата плоча.

Слика 1.

Во животот, покрај компонентата на ветерот што произлегува од брзината на автомобилот, се зема предвид и брзината на пронаоѓање на ветерот на автомобилот. А за да се определи брзината на протокот, точно е следново тврдење: V=Vauto+Vwind.
Ако пронајдениот ветер е заден ветер, тогаш брзината се одзема.
Коефициентот на влечење е потребен за да се одреди аеродинамичкото влечење, но во овој напис ќе се разгледа само самиот коефициент.

Почетни податоци.

Пресметката е извршена во Solidworks 2016, модул за симулација на проток (во натамошниот текст FS). Како првични податоци беа земени следните параметри: брзината која произлегува од брзината на автомобилот V=40 m/s, температурата на околината плус 20 степени Целзиусови, густината на воздухот 1,204 kg/m3. Геометрискиот модел на автомобилот е претставен на поедноставен начин (види слика 2).

Слика 2.

Чекори за поставување на почетни и гранични услови во симулација на проток.

Процесот на додавање на FS модулот и општ принципформирањето на задача за пресметка е опишано во оваа, но јас ќе опишам карактеристикиза надворешна анализапреку внатрешниот.

1.На првиот чекор го додаваме моделот во работниот простор.

Слика 2.

2. Следно, моделираме правоаголна аеродинамична комора. главна карактеристикапри моделирање, ова е отсуство на краеви, инаку нема да можеме да ги поставиме граничните услови. Моделот на автомобилот мора да биде во центарот. Ширината на цевката мора да одговара на 1,5 * ширината на моделот во двете насоки, должината на цевката 1,5 * должината на моделот, од задниот дел на моделот и 2 * должината на автомобилот од браникот, висината на цевката 1,5 * висината на автомобилот од рамнината на која стои автомобилот.

Слика 3

3. Влегуваме во модулот FS. Ги поставуваме граничните услови на првата страна на влезниот тек.

Слика 4

Изберете го типот: проток/брзина-> влезна брзина. Ја поставивме нашата брзина. Изберете паралелно лице со предниот дел на автомобилот. Ние го притискаме штиклирањето.

Слика 5

Ја поставуваме граничната состојба на излезот. Изберете го типот: притисок, оставете сè стандардно. Ја притискаме зора.

Значи, граничните услови се поставени, ајде да преминеме на задачата за пресметка.

4. Кликнете на проектниот волшебник и следете ги упатствата на сликите подолу.

Слика 6

Слика 7

Слика 8

Слика 9

Слика 10.

Слика 11.

На крајот, оставаме сè непроменето. Притискаме финиш.

5. Во овој чекор, ќе управуваме и ќе создадеме локална мрежа. Кликнете на дрвото на елементот FS на ставката: мрежа, кликнете со десното копче и изберете: додадете локална мрежа.

Слика 12.

Слика 13.

Овде можете да ги наведете параметрите и областа на локалната мрежа, за сложени модели, аголот на закривеност и минималната големина на елементот се исто така поставени. Минимална големинае поставена во колоната „затворање тесни празнини“. Оваа функција значително го намалува времето на пресметување и ја зголемува точноста на добиените податоци. Во зависност од тоа колку точно сакате да ги добиете резултатите, се поставува параметарот за рафинирање на решетката. За внатрешна анализа, стандардните поставки се сосема соодветни. Следно, ќе се прикаже рендерирање на решетката на површината.

6.Пред да започнете со пресметката, треба да ги поставите целите на пресметката. Целите се наведени во целното дрво FS. На почетокот поставуваме глобални цели, ги избираме силите за секоја компонента.

Слика 14.

Откако ќе треба да ги поставиме „целите-изрази“. За да го направите ова, кликнете со десното копче на дрвото FS на целта и изберете „целен израз“. Прво, да ги поставиме равенките за добиената сила.

Слика 15.

За да може компонентата по сила да се користи во изразот, треба да кликнете на неа со левото копче на глувчето, во формулата ќе се појави врска до компонентата. Овде ја внесуваме формулата 2. Кликнете на полето за избор.

Формула 2.

Го создаваме вториот „израз на цел“, напишете ја формулата 1 таму.

Слика 16.

CAS се пресметува за ветробранското стакло. Во овој модел, шофершајбната е закосено лице, лицето е наклонето за 155 степени, така што силата во X се множи со sin(155*(pi/180)). Мора да се запомни дека пресметката се врши според системот SI и, соодветно, површината на наклонетото лице треба да се мери во квадратни метри.

7. Сега можете да ја започнете пресметката, започнете ја пресметката.

Слика 17.

При започнување на пресметката, програмата обезбедува избор за тоа што да се пресмета, можеме да го избереме бројот на јадра вклучени во пресметката и работните станици.

Слика 18.

Бидејќи задачата не е тешка, пресметката трае помалку од една минута, па ќе притиснеме пауза откако ќе започне.

Слика 19.

Сега кликнуваме на копчето „внеси графикон“, ги избираме нашите цели за изразување.

Слика 20.

Графиконот ќе ги прикаже вредностите за нашите изрази за секоја итерација.

Можете да го користите „прегледот“ за да го набљудувате тековниот процес за време на пресметката. Кога ќе го вклучите прегледот, времето на нашата пресметка се зголемува и нема смисла од тоа, затоа не препорачувам да ја вклучите оваа опција, но ќе ви покажам како изгледа.

Слика 21.

Слика 22.

Тоа што дијаграмот е превртен не е голема работа, зависи од ориентацијата на моделот.

Пресметката завршува кога сите цели ќе се спојат.

Слика 23.

Резултатите треба да се вчитаат автоматски, ако тоа не се случи, вчитајте ги рачно: tools->FS->results->load from file

8. По пресметката, можете да ја видите мрежата на моделот.

Ниту еден автомобил нема да помине низ ѕид од тули, но секој ден поминува низ ѕидови од воздух, кој исто така има густина.

Никој не ги доживува воздухот или ветерот како ѕид. На мали брзини, при мирно време, тешко е да се види како протокот на воздух е во интеракција со возилото. Но, со голема брзина, силен ветер, отпорот на воздухот (силата што дејствува на објектот што се движи низ воздухот - исто така познат како влечење) во голема мера влијае на тоа како автомобилот забрзува, колку управува, како користи гориво.

Ова е местото каде што науката за аеродинамиката влегува во игра, проучувајќи ги силите генерирани како резултат на движењето на предметите во воздухот. Модерни автомобилидизајнирани имајќи ја предвид аеродинамиката. Добро аеродинамичен автомобил сече низ ѕид од воздух како нож низ путер.

Поради малата отпорност на протокот на воздух, таквиот автомобил подобро забрзува и подобро троши гориво, бидејќи моторот не мора да троши дополнителна моќ за да го „турне“ автомобилот низ воздушниот ѕид.

За да се подобри аеродинамиката на автомобилот, обликот на телото е заоблен така што воздушниот канал тече околу автомобилот со најмал отпор. Кај спортските автомобили, обликот на каросеријата е дизајниран да го насочува протокот на воздух претежно по долниот дел, ќе видите зошто во продолжение. На багажникот на автомобилот ставаат и крило или спојлер. Задното крило притиска на задниот дел на автомобилот за да го спречи да се подигне. задни тркала, поради силниот проток на воздух кога се движи понатаму голема брзинашто го прави автомобилот постабилен. Не сите задни крила се исти и не се користат сите за нивната намена, некои служат само како елемент на автомобилскиот декор кој не врши директна функција на аеродинамиката.

Наука за аеродинамиката

Пред да зборуваме за автомобилската аеродинамика, да ги разгледаме основите на физиката.

Како што објектот се движи низ атмосферата, тој се поместува амбиенталниот воздух. Објектот е исто така подложен на гравитација и отпор. Отпорот се создава кога цврст предмет се движи во течен медиум - вода или воздух. Отпорот се зголемува со брзината на објектот - колку побрзо се движи низ просторот, толку поголем отпор доживува.

Ние го мериме движењето на објектот со факторите опишани во Њутновите закони - маса, брзина, тежина, надворешна сила и забрзување.

Отпорот директно влијае на забрзувањето. Забрзувањето (а) на објектот = неговата тежина (W) минус неговото влечење (D) поделено со неговата маса (m). Потсетете се дека тежината е производ на масата на телото и забрзувањето на слободниот пад. На пример, на Месечината, тежината на човекот ќе се промени поради недостаток на гравитација, но масата ќе остане иста. Едноставно кажано:

Како што објектот се забрзува, и брзината и влечењето се зголемуваат до крајната точка каде што влечењето станува еднакво на тежината - објектот повеќе нема да забрзува. Да замислиме дека нашиот објект во равенката е автомобил. Како што автомобилот се движи побрзо и побрзо, се повеќе и повеќе воздух се спротивставува на неговото движење, ограничувајќи го автомобилот на максимално забрзување при одредена брзина.

Се приближуваме до најважната бројка - коефициентот на аеродинамичко влечење. Ова е еден од главните фактори што одредува колку лесно некој предмет се движи низ воздухот. Коефициентот на влечење (Cd) се пресметува со следнава формула:

Cd = D / (A * r * V/2)

Каде што D е отпор, A е површина, r е густина, V е брзина.

Коефициент на влечење во автомобил

Сфативме дека коефициентот на влечење (Cd) е вредност што ја мери силата на отпорот на воздухот што се применува на објект, како што е автомобилот. Сега замислете дека силата на воздухот го турка автомобилот додека се движи по патот. При брзина од 110 км/ч, на него дејствува сила четири пати поголема отколку при брзина од 55 км/ч.

Аеродинамичните способности на автомобилот се мерат со коефициентот на отпор. Колку е помала вредноста на Cd, толку е подобра аеродинамиката на автомобилот и полесно ќе помине низ ѕидот на воздухот што го притиска од различни страни.

Да ги разгледаме индикаторите Cd. Се сеќавате на аголните кутии Volvos од 1970-тите и 80-тите? На стариот Волво седан 960 коефициент на влечење 0,36. На новото Volvoтелата се мазни и мазни, благодарение на што коефициентот достигнува 0,28. Помазни и порационализирани форми покажуваат подобра аеродинамика од аголните и квадратните.

Причини поради кои аеродинамиката сака елегантни форми

Да се ​​потсетиме на најаеродинамичната работа во природата - солза. Солзата е тркалезна и мазна од сите страни, а на врвот се стеснува. Кога солзата ќе се спушти, воздухот тече околу него лесно и непречено. Исто така кај автомобилите, на мазна, заоблена површина, воздухот тече слободно, намалувајќи го отпорот на воздухот кон движењето на некој предмет.

Денес, повеќето модели имаат просечен коефициент на отпор од 0,30. Теренците имаат коефициент на отпор од 0,30 до 0,40 или повеќе. Причината за високиот коефициент во димензиите. Land Cruisers и Gelendvagens сместуваат повеќе патници, имаат повеќе товарен простор, големи решетки за ладење на моторот, па оттука и дизајнот налик на квадрат. Пикап-камиони дизајнирани со намерно квадрат Cd поголем од 0,40.

Дизајнот на каросеријата е дискутабилен, но автомобилот има аеродинамична форма која открива. Коефициент на влечење Тојота Приус 0,24, па потрошувачката на гориво на автомобилот е мала, не само поради хибридот електрана. Запомнете, секој минус 0,01 во коефициентот ја намалува потрошувачката на гориво за 0,1 литри на 100 километри.

Модели со слаб аеродинамичен отпор:

Модели со добар аеродинамичен отпор:

Методите за подобрување на аеродинамиката се познати долго време, но им требаше долго време на автопроизводителите да почнат да ги користат при креирање на нови возила.

Моделите на првите автомобили што се појавија немаат никаква врска со концептот на аеродинамиката. Погледнете го моделот Т Форд- автомобилот повеќе личи на количка без коњ - победник на натпреварот за дизајн на квадрат. За волја на вистината, повеќето модели се пионери и немаа потреба од аеродинамичен дизајн, бидејќи возеа бавно, немаше на што да се одолее при таква брзина. но тркачки автомобилина почетокот на 1900-тите, тие почнаа постепено да се стеснуваат за да победуваат на натпревари поради аеродинамиката.

Во 1921 година, германскиот пронаоѓач Едмунд Румплер го создал Rumpler-Tropfenauto, што на германски значи „солза автомобил“. Моделиран според најаеродинамичната форма во природата, обликот на солза, овој модел имаше коефициент на отпор од 0,27. Дизајнот Rumpler-Tropfenauto никогаш не наиде на прифаќање. Rumpler успеа да создаде само 100 Rumpler-Tropfenauto единици.

Во Америка, скок во аеродинамичкиот дизајн беше направен во 1930 година, кога Модел на Крајслерпроток на воздух. Инспирирани од летот на птиците, инженерите направија Airflow имајќи ја предвид аеродинамиката. За да се подобри управувањето, тежината на автомобилот беше рамномерно распределена помеѓу предниот и задните оски- 50/50. Општеството, уморно од Големата депресија, не го прифати неконвенционалниот изглед на Chrysler Airflow. Моделот се сметаше за неуспешен, иако рационализираниот дизајн на Chrysler Airflow беше далеку пред своето време.

Во 1950-тите и 60-тите години се забележани најголемите достигнувања во автомобилската аеродинамика што доаѓа од тркачкиот свет. Инженерите почнаа да експериментираат со различни форми на телото, знаејќи дека рационализираната форма ќе ги забрза автомобилите. Така се родил обликот на тркачкиот автомобил, кој преживеал до денес. Предните и задните спојлери, носовите на лопатките и аеро комплетите служеа за истата цел, насочувајќи го протокот на воздух преку покривот и генерирајќи ја потребната надолна сила на предните и задните тркала.

Ветерниот тунел придонесе за успехот на експериментите. Во следниот дел од нашата статија, ќе ви кажеме зошто е потребно и зошто е важно во дизајнот на автомобилот.

Мерење на отпорот во тунел за ветер

За да ја измерат аеродинамичната ефикасност на автомобилот, инженерите позајмиле алатка од воздухопловната индустрија - тунелот за ветер.

Тунел за ветер е тунел со моќни вентилатори кои создаваат проток на воздух над објект внатре. Автомобил, авион или нешто друго чиј отпор на воздухот го мерат инженери. Од просторијата зад тунелот, научниците набљудуваат како воздухот комуницира со објектот и како воздушните струи се однесуваат на различни површини.

Автомобилот или авионот во тунелот за ветер не се движат, но за да се симулираат реални услови, вентилаторите го снабдуваат протокот на воздух со различна брзина. Понекогаш вистински автомобилидури и не се урнати низ цевката - дизајнерите често се потпираат на точни моделисоздадени од глина или други суровини. Ветерот дува над автомобилот во ветерниот тунел, а компјутерите го пресметуваат коефициентот на отпор.

Ветерните тунели се користат од доцните 1800-ти, кога се обидувале да создадат авион и го мереле ефектот на протокот на воздух во тунелите за ветер. Дури и браќата Рајт имаа таква труба. По Втората светска војна, инженери тркачки автомобили, во потрага по предност пред конкурентите, почнаа да користат тунели за ветер за да ја проценат ефикасноста аеродинамички елементиразвиени модели. Подоцна, оваа технологија се проби во светот на патничките автомобили и камионите.

Во текот на изминатите 10 години, се помалку и помалку се користат големи тунели за ветер кои чинат неколку милиони американски долари. Компјутерското моделирање постепено го заменува овој начин на тестирање на аеродинамиката на автомобилот (повеќе). Ветерните тунели работат само за да се осигураат дека нема погрешни пресметки во компјутерските симулации.

Има повеќе концепти во аеродинамиката отколку само отпорот на воздухот - има и фактори на подигање и надолна сила. Подигнување (или подигање) е силата што работи против тежината на некој предмет, кревајќи го и задржувајќи го предметот во воздухот. Downforce, спротивно на лифтот, е силата што турка предмет на земја.

Секој што мисли дека коефициентот на отпор од 320 км/ч Формула 1 тркачки болиди е низок, греши. Типичен тркачки автомобил во Формула 1 има коефициент на отпор од околу 0,70.

Причината за високиот коефициент на отпор кај тркачките болиди во Формула 1 е тоа што овие болиди се дизајнирани да генерираат што е можно повеќе надолна сила. Со брзината со која се движат огнените топки, со нивната исклучително мала тежина, тие почнуваат да доживуваат кревање големи брзини- физиката ги тера да се креваат во воздух како авион. Автомобилите не се дизајнирани да летаат (иако написот - автомобил со летечки трансформатор го тврди спротивното), а ако возилото почне да се крева во воздух, тогаш можете да очекувате само едно - катастрофална несреќа. Затоа, надолната сила мора да биде максимална за да се задржи автомобилот на земја при големи брзини, што значи дека коефициентот на отпор мора да биде голем.

Формула 1 болидите постигнуваат висока надолна сила со помош на предните и задни деловивозилото. Овие крила го насочуваат протокот на воздух така што го притискаат автомобилот на земја - истата надолна сила. Сега можете безбедно да ја зголемите брзината и да не ја изгубите при свиоци. Во исто време, надолната сила мора внимателно да се избалансира со подигнувањето за автомобилот да ја добие саканата брзина на права линија.

Многу сериски автомобили имаат аеродинамични додатоци за да создадат надолна сила. печатот критикуваше за изгледот. Контроверзен дизајн. И сите затоа што сите GT-R телодизајниран да го насочува протокот на воздух над автомобилот и назад преку овалниот заден спојлер, создавајќи поголема надолна сила. Никој не размислуваше за убавината на автомобилот.

Надвор од патеката во Формула 1, задните крила често се среќаваат на акции на автомобили, како што се седаните. Компании на Тојотаи Хонда. Понекогаш овие елементи на дизајнот додаваат малку стабилност при големи брзини. На пример, на првото AudiТТ првично немаше спојлер, но АудиМорав да го додадам кога се покажа дека заоблената форма и малата тежина на ТТ создадоа премногу подигање, што го направи автомобилот нестабилен при брзини над 150 km/h.

Но, ако автомобилот не е Audi TT, не е спортски, не спортски автомобил, туку обичен семеен седанили хечбек, нема потреба од поставување спојлер. Спојлерот нема да го подобри управувањето со таков автомобил, бидејќи „семејниот автомобил“ веќе има голема надолна сила поради високиот Cx и не можете да притиснете брзини над 180 на него. Спојлер вклучен обичен автомобилможе да предизвика пренасочување или, обратно, неподготвеност да влезе во свиоци. Меѓутоа, ако мислите и дека џиновски спојлер Хонда Сивикстои на своето место, не дозволувајте некој да ве убеди во ова.