Të gjithë e dinë pse një makinë ka nevojë për aerodinamikë. Sa më i efektshëm trupi i tij, aq më i ulët është rezistenca ndaj lëvizjes dhe konsumi i karburantit. Një makinë e tillë jo vetëm që do të kursejë paratë tuaja, por gjithashtu do të lëshojë më pak mbeturina në mjedis. Përgjigja është e thjeshtë, por larg të qenit e plotë. Specialistët e aerodinamikës, duke rregulluar mirë trupin e modelit të ri, gjithashtu:

• llogarit shpërndarjen e forcës ngritëse përgjatë akseve, e cila është shumë e rëndësishme duke pasur parasysh shpejtësitë e konsiderueshme të makinave moderne,
• siguroni akses ajri për ftohjen e motorit dhe mekanizmave të frenimit,
• mendoni për vendet e marrjes dhe daljes së ajrit për sistemin e ventilimit të brendshëm,
• përpiquni të zvogëloni nivelet e zhurmës në kabinë,
• optimizoni formën e pjesëve të trupit për të reduktuar ndotjen e xhamit, pasqyrave dhe pajisjeve të ndriçimit.

Për më tepër, zgjidhja e një detyre shpesh bie në kundërshtim me zbatimin e një tjetre. Për shembull, zvogëlimi i koeficientit të tërheqjes përmirëson thjeshtimin, por në të njëjtën kohë përkeqëson rezistencën e automjetit ndaj goditjeve të erës së kundërt. Prandaj, specialistët duhet të kërkojnë një kompromis të arsyeshëm.

Zvarritje e reduktuar

Çfarë e përcakton forcën e tërheqjes? Dy parametra kanë një ndikim vendimtar në të - koeficienti zvarritje aerodinamike Cx dhe zona e prerjes tërthore të automjetit (seksioni i mesit). Ju mund të zvogëloni pjesën e mesme duke e bërë trupin më të ulët dhe më të ngushtë, por nuk ka gjasa që të ketë shumë blerës për një makinë të tillë. Prandaj, drejtimi kryesor i përmirësimit të aerodinamikës së një makine është optimizimi i rrjedhës rreth trupit, me fjalë të tjera, zvogëlimi i Cx. Koeficienti i tërheqjes aerodinamike Cx është një sasi pa dimension që përcaktohet eksperimentalisht. Për makinat moderne ajo shtrihet në intervalin 0,26-0,38. Në burimet e huaja, koeficienti i tërheqjes aerodinamike nganjëherë përcaktohet Cd (koeficienti i tërheqjes). Një trup në formë loti, Cx prej të cilit është 0.04, ka një riorganizim ideal. Kur lëviz, ai kalon pa probleme përmes rrymave të ajrit, të cilat më pas mbyllen pa probleme, pa thyerje, në "bishtin" e tij.

Masat e ajrit sillen ndryshe kur makina lëviz. Këtu, rezistenca e ajrit përbëhet nga tre komponentë:

• rezistenca e brendshme kur kalon ajri ndarja e motorit dhe sallon,
• rezistenca e fërkimit të ajrit që rrjedh në sipërfaqet e jashtme të trupit dhe
• formojnë rezistencë.

Komponenti i tretë ka ndikimi më i madh mbi aerodinamikën e makinës. Gjatë lëvizjes, makina ngjesh masat e ajrit përpara saj, duke krijuar një zonë me presion të lartë. Rrjedhat e ajrit rrjedhin rreth trupit dhe aty ku ai përfundon, fluksi i ajrit ndahet, duke krijuar turbulenca dhe një zonë me presion të ulët. Pra zona shtypje e lartë përpara e pengon makinën të ecë përpara dhe zona e presionit të ulët në pjesën e pasme e "thith" atë. Forca e turbulencës dhe madhësia e zonës së presionit të ulët përcaktohen nga forma e pjesës së pasme të trupit.

Performanca më e mirë aerodinamike demonstrohet nga makina me një fund të pasmë të shkallëzuar - sedan dhe kupë. Shpjegimi është i thjeshtë - fluksi i ajrit që del nga çatia godet menjëherë kapakun e bagazhit, ku normalizohet dhe më në fund shkëputet nga buza e tij. Rrjedhat anësore bien gjithashtu në bagazhin, gjë që parandalon që vorbullat e dëmshme të shfaqen pas makinës. Prandaj, sa më i lartë dhe më i gjatë të jetë kapaku i bagazhit, aq më mirë performanca aerodinamike. Në sedanët dhe kupat e mëdhenj, ndonjëherë është e mundur edhe të arrihet një rrjedhje e vazhdueshme rreth trupit. Ngushtimi i lehtë i pjesës së pasme gjithashtu ndihmon në uljen e Cx. Skaji i trungut është bërë i mprehtë ose në formën e një zgjatje të vogël - kjo siguron ndarjen e rrjedhës së ajrit pa turbulenca. Si rezultat, zona e vakumit pas makinës është e vogël.

Pjesa e poshtme e makinës gjithashtu ndikon në aerodinamikën e saj. Pjesët e pezullimit të dalë dhe sistemi i shkarkimit rrisin rezistencën. Për ta zvogëluar atë, ata përpiqen të zbutin pjesën e poshtme sa më shumë që të jetë e mundur ose të mbulojnë me mburoja gjithçka që "ngjitet" poshtë parakolpit. Ndonjëherë instalohet një spoiler i vogël përpara. Një spoiler zvogëlon rrjedhën e ajrit nën makinë. Por këtu është e rëndësishme të dini se kur duhet të ndaloni. Një spoiler i madh do të rrisë ndjeshëm rezistencën, por makina do të "ngulet" më mirë në rrugë. Por më shumë për këtë në seksionin tjetër.

Downforce

Kur një makinë lëviz, rrjedha e ajrit nën pjesën e poshtme të saj shkon në një vijë të drejtë, dhe pjesa e sipërme e rrjedhës shkon rreth trupit, domethënë udhëton një distancë më të gjatë. Prandaj, shpejtësia e rrjedhës së sipërme është më e lartë se ajo e rrjedhës së poshtme. Dhe sipas ligjeve të fizikës, sa më e lartë të jetë shpejtësia e ajrit, aq më i ulët është presioni. Rrjedhimisht, një zonë me presion të lartë krijohet nën fund, dhe një zonë me presion të ulët krijohet sipër. Kjo krijon ngritje. Dhe megjithëse vlera e tij është e vogël, problemi është se shpërndahet në mënyrë të pabarabartë përgjatë akseve. Nëse boshti i përparmë ngarkohet nga një rrjedhje që shtyp në kapuç dhe Xhami i xhamit, atëherë pjesa e pasme shkarkohet shtesë nga zona e vakumit e formuar pas makinës. Prandaj, me rritjen e shpejtësisë, stabiliteti zvogëlohet dhe makina bëhet e prirur për rrëshqitje.

Dizajnerët e makinave konvencionale të prodhimit nuk kanë pse të dalin me ndonjë masë të veçantë për të luftuar këtë fenomen, pasi ajo që bëhet për të përmirësuar riorganizimin në të njëjtën kohë rrit forcën poshtë. Për shembull, optimizimi i pjesës së pasme zvogëlon zonën e vakumit pas makinës, dhe për këtë arsye redukton ngritjen. Nivelimi i pjesës së poshtme jo vetëm që zvogëlon rezistencën ndaj lëvizjes së ajrit, por gjithashtu rrit shpejtësinë e rrjedhës dhe për këtë arsye redukton presionin nën makinë. Dhe kjo, nga ana tjetër, çon në një ulje të ngritjes. Në të njëjtën mënyrë, spoileri i pasmë kryen dy detyra. Ai jo vetëm që zvogëlon formimin e vorbullës, duke përmirësuar Cx, por njëkohësisht e shtyn makinën në rrugë për shkak të rrjedhës së ajrit që largohet prej saj. Ndonjëherë një spoiler i pasmë synohet vetëm për të rritur forcën e poshtëm. Në këtë rast, ai është i madh në përmasa dhe i anuar ose bëhet i tërheqshëm, duke hyrë në punë vetëm në shpejtësi të lartë.

Për modelet sportive dhe garash, masat e përshkruara natyrisht do të jenë joefektive. Për t'i mbajtur ata në rrugë, ju duhet të krijoni më shumë forcë. Për këtë qëllim, përdoret një spoiler i madh përpara, funde anësore dhe krahë. Por i instaluar në makina prodhimi, këta elementë do të luajnë vetëm një rol dekorativ, duke kënaqur kotësinë e pronarit. Nr përfitimet praktike ata nuk do të japin, por përkundrazi, do të rrisin rezistencën ndaj lëvizjes. Shumë entuziastë të makinave, nga rruga, ngatërrojnë një spoiler me një krah, megjithëse është mjaft e lehtë t'i dallosh ato. Spoileri shtypet gjithmonë në trup, duke formuar një tërësi të vetme me të. Krahu është instaluar në një distancë nga trupi.

Aerodinamika praktike

Ndjekja e disa rregullave të thjeshta do t'ju lejojë të kurseni nga ajri i hollë duke reduktuar konsumin e karburantit. Megjithatë, këto këshilla do të jenë të dobishme vetëm për ata që ngasin shumë shpesh në autostradë.

Kur lëvizni, një pjesë e konsiderueshme e fuqisë së motorit shpenzohet për tejkalimin e rezistencës së ajrit. Sa më e lartë të jetë shpejtësia, aq më e lartë është rezistenca (dhe rrjedhimisht konsumi i karburantit). Prandaj, nëse ulni shpejtësinë edhe me 10 km/h, do të kurseni deri në 1 litër për 100 km. Në këtë rast, humbja e kohës do të jetë e parëndësishme. Megjithatë, kjo e vërtetë është e njohur për shumicën e shoferëve. Por hollësitë e tjera "aerodinamike" nuk janë të njohura për të gjithë.

Konsumi i karburantit varet nga koeficienti i tërheqjes dhe zona e prerjes tërthore të automjetit. Nëse mendoni se këto parametra janë vendosur në fabrikë dhe pronari i makinës nuk mund t'i ndryshojë ato, atëherë gaboheni! Ndryshimi i tyre nuk është aspak i vështirë dhe mund të arrini efekte pozitive dhe negative.

Çfarë e rrit konsumin? Ngarkesa në çati "konsumon" karburant në mënyrë të tepruar. Dhe madje edhe një kuti e thjeshtë do të marrë të paktën një litër për njëqind. Dritaret dhe çatitë e diellit që janë të hapura gjatë vozitjes djegin karburant në mënyrë të paarsyeshme. Nëse transportoni ngarkesa të gjata me bagazhin pak të hapur, do të keni edhe tejkalime. Elementë të ndryshëm dekorativë, si p.sh. një fanellë në kapuç ("mbrojtës mizash"), një "mbrojtës mizash", një krah i pasëm dhe elementë të tjerë të akordimit në shtëpi, megjithëse do të sjellin kënaqësi estetike, do t'ju detyrojnë të shpenzoni para shtesë. . Shikoni nën fund - për gjithçka që ulet dhe duket nën vijën e pragut, do të duhet të paguani ekstra. Edhe një gjë kaq e vogël si mungesa e kapakëve plastike rrota çeliku, rrit konsumin. Secili nga faktorët ose pjesët e listuara individualisht nuk e rrit shumë konsumin - nga 50 në 500 g për 100 km. Por nëse shtoni gjithçka, do të jetë përsëri rreth një litër për njëqind. Këto llogaritje janë të vlefshme për makina të vogla me një shpejtësi prej 90 km/h. Pronarët e makinave të mëdha dhe dashamirët e shpejtësive më të larta, lejojnë rritjen e konsumit.

Nëse plotësohen të gjitha kushtet e mësipërme, mund të shmangim shpenzimet e panevojshme. A është e mundur të zvogëlohen më tej humbjet? Mund! Por kjo do të kërkojë pak akordim i jashtëm(po flasim sigurisht për elementë të ekzekutuar profesionalisht). Përpara komplet trupi aerodinamik parandalon që rrjedha e ajrit të "shpërthejë" nën pjesën e poshtme të makinës, mbulesat e pragut mbulojnë pjesën e zgjatur të rrotave, spoileri parandalon formimin e turbulencës pas "stërmës" së makinës. Edhe pse spoileri, si rregull, tashmë është përfshirë në modelin e trupit të një makine moderne.

Pra, marrja e kursimeve nga ajri i hollë është mjaft e mundur.

Prezantimi.

Mirëdita, të dashur lexues. Në këtë postim dua t'ju tregoj se si, përmes analizës së brendshme në simulimin e rrjedhës, të kryeni analiza të jashtme të një pjese ose strukture për të përcaktuar koeficientin e tërheqjes aerodinamike dhe forcën që rezulton. Konsideroni gjithashtu krijimin e një rrjeti lokal dhe vendosjen e qëllimeve të "shprehjes së qëllimit" për të thjeshtuar dhe automatizuar llogaritjet. Unë do të jap konceptet bazë të koeficientit të tërheqjes aerodinamike. I gjithë ky informacion do t'ju ndihmojë të dizajnoni shpejt dhe me kompetencë produktin tuaj të ardhshëm dhe më pas ta printoni për përdorim praktik.

Materiali.

Koeficienti i tërheqjes aerodinamike (në tekstin e mëtejmë CAC) përcaktohet në mënyrë eksperimentale gjatë provave në tuneli i erës ose testet e shtrimit. Përkufizimi i CAS vjen me formulën 1

Formula 1

CAS e formave të ndryshme luhatet në një gamë të gjerë. Figura 1 tregon këta koeficientë për një numër formash. Në secilin rast, supozohet se ajri që rrjedh në trup nuk ka një komponent anësor (d.m.th., ai lëviz drejt përgjatë boshtit gjatësor automjeti). Vini re se një pllakë e thjeshtë e sheshtë ka një koeficient tërheqjeje prej 1.95. Ky koeficient do të thotë që forca e tërheqjes është 1.95 herë më e madhe se presioni dinamik që vepron në zonën e pllakës. Rezistenca jashtëzakonisht e lartë e krijuar nga pllaka është për shkak të faktit se ajri që përhapet rreth pllakës krijon një zonë ndarjeje shumë më të madhe se vetë pllaka.

Foto 1.

Në jetë, përveç komponentit të erës që rezulton nga shpejtësia e makinës, merret parasysh shpejtësia e goditjes së erës në makinë. Dhe për të përcaktuar shpejtësinë e rrjedhës, pohimi i mëposhtëm është i vërtetë: V=Vauto+Vwind.
Nëse era në hyrje është erë e pasme, atëherë shpejtësia zbritet.
Koeficienti i tërheqjes është i nevojshëm për të përcaktuar tërheqjen aerodinamike, por në këtë artikull do të merret parasysh vetëm koeficienti në vetvete.

Të dhënat fillestare.

Llogaritja është kryer në Solidworks 2016, moduli i simulimit të rrjedhës (në tekstin e mëtejmë FS). Si të dhëna fillestare janë marrë parametrat e mëposhtëm: shpejtësia që rezulton nga shpejtësia e mjetit V = 40 m/s, temperatura e ambientit plus 20 gradë Celsius, dendësia e ajrit 1.204 kg/m3. Modeli gjeometrik i makinës është paraqitur në mënyrë të thjeshtuar (shih Figurën 2).

Figura 2.

Hapat për përcaktimin e kushteve fillestare dhe kufitare në simulimin e rrjedhës.

Procesi i shtimit të modulit FS dhe parim i përgjithshëm formimi i një detyre llogaritëse përshkruhet në këtë, por unë do të përshkruaj karakteristikat Për analiza e jashtme përmes të brendshme.

1.Në hapin e parë, shtoni modelin në hapësirën e punës.

Figura 2.

2. Më pas, ne modelojmë një dhomë aerodinamike me seksion kryq drejtkëndor. Karakteristika kryesore e modelimit është mungesa e skajeve, përndryshe nuk do të mund të vendosim kushte kufitare. Modeli i makinës duhet të jetë në qendër. Gjerësia e tubit duhet të korrespondojë me 1.5 * gjerësinë e modelit në të dy drejtimet, gjatësia e tubit duhet të jetë 1.5 * gjatësia e modelit, nga pjesa e pasme e modelit dhe 2 * gjatësia e makinës nga parakolp, lartësia e tubit duhet të jetë 1.5* lartësia e makinës nga avioni në të cilin qëndron makina.

Figura 3.

3. Hyni në modulin FS. Ne vendosëm kushtet kufitare në faqen e parë të rrjedhës hyrëse.

Figura 4.

Zgjidhni llojin: rrjedhje/shpejtësi->shpejtësia e hyrjes. Ne vendosëm shpejtësinë tonë. Zgjidhni një skaj paralel me pjesën e përparme të makinës. Klikoni në shenjën e kontrollit.

Figura 5.

Ne vendosim kushtin kufitar në dalje. Zgjidhni llojin: presion, lini gjithçka si parazgjedhje. Kliko kutinë e zgjedhjes.

Pra, kushtet kufitare janë vendosur, le të kalojmë në detyrën e llogaritjes.

4. Klikoni në magjistarin e projektit dhe ndiqni udhëzimet në fotot më poshtë.

Figura 6.

Figura 7.

Figura 8.

Figura 9.

Figura 10.

Figura 11.

Në pikën e përfundimit lëmë gjithçka të pandryshuar. Klikoni përfundo.

5. Në këtë hap do të merremi me menaxhimin dhe krijimin e një rrjete lokale. Në pemën e elementit FS, klikoni në artikullin: rrjetë, kliko me të djathtën dhe zgjidhni: shtoni rrjetë lokale.

Figura 12.

Figura 13.

Këtu mund të specifikoni parametrat dhe zonën e rrjetës lokale për modelet komplekse, janë vendosur edhe këndi i lakimit dhe madhësia minimale e elementit. Madhësia minimaleështë specifikuar në kolonën “mbyllja e boshllëqeve të ngushta”. Ky funksion redukton ndjeshëm kohën e llogaritjes dhe rrit saktësinë e të dhënave të marra. Në varësi të saktësisë që dëshironi të merrni rezultatet, vendosni parametrin e grimcimit të rrjetës. Për analizën e brendshme, cilësimet standarde janë mjaft të përshtatshme. Më pas, do të shfaqet një vizualizimi i rrjetës në sipërfaqe.

6.Para fillimit të llogaritjes, duhet të vendosni qëllimet e llogaritjes. Qëllimet janë të specifikuara në pemën e qëllimeve FS. Në fillim, ne vendosim qëllime globale dhe zgjedhim forcat për secilin komponent.

Figura 14.

Më pas duhet të vendosim "shprehjet e synuara". Për ta bërë këtë, klikoni me të djathtën mbi objektivin në pemën FS dhe zgjidhni "shprehjen e synuar". Së pari, le të vendosim ekuacionet për forcën rezultante.

Figura 15.

Në mënyrë që një komponent i forcës të përdoret në një shprehje, duhet të klikoni me të majtën mbi të, një lidhje me komponentin do të shfaqet në formulë. Këtu futemi formulën 2. Klikoni në kutinë e kontrollit.

Formula 2.

Ne krijojmë një "shprehje të qëllimit" të dytë dhe shkruajmë formulën 1 atje.

Figura 16.

CAS është llogaritur për xhamin e përparmë. Në këtë model, xhami i përparmë është një fytyrë e pjerrët, buza është e anuar me 155 gradë, kështu që forca përgjatë X shumëzohet me sin(155*(pi/180)). Duhet mbajtur mend se llogaritja kryhet duke përdorur sistemin C dhe, në përputhje me rrethanat, sipërfaqja e fytyrës së pjerrët duhet të matet në metra katrorë.

7. Tani mund të filloni llogaritjen, le të fillojmë llogaritjen.

Figura 17.

Kur nisni llogaritjen, programi ofron një zgjedhje se për çfarë të kryejmë llogaritjen, ne mund të zgjedhim numrin e bërthamave të përfshira në llogaritje dhe stacionet e punës.

Figura 18.

Meqenëse detyra nuk është komplekse, llogaritja zgjat më pak se një minutë, kështu që do të shtypim pauzën pasi të fillojë.

Figura 19.

Tani klikoni në butonin "fut grafikun" dhe zgjidhni qëllimet tona të shprehjes.

Figura 20.

Grafiku do të tregojë vlerat për shprehjet tona për çdo përsëritje.

Ju mund të përdorni "parapamje" për të vëzhguar procesin që ndodh gjatë llogaritjes. Kur aktivizoni pamjen paraprake, koha e llogaritjes tonë rritet dhe kjo ka pak kuptim, kështu që nuk rekomandoj aktivizimin e këtij opsioni, por do t'ju tregoj se si duket.

Figura 21.

Figura 22.

Fakti që diagrami është me kokë poshtë nuk është një punë e madhe, kjo varet nga orientimi i modelit.

Llogaritja përfundon kur të gjithë qëllimet konvergojnë.

Figura 23.

Rezultatet duhet të ngarkohen automatikisht, nëse kjo nuk ndodh, ngarkojini ato manualisht: tools->FS->results->load from file

8. Pas llogaritjes, mund të shikoni rrjetën në model.

Rregulloret aktuale lejojnë ekipet të testojnë modele makinash që nuk e kalojnë shkallën 60% në tunelin e erës. Në një intervistë për F1Racing, ish-drejtori teknik i ekipit të Renault, Pat Symonds foli për veçoritë e kësaj vepre...

Pat Symonds: “Sot të gjitha ekipet punojnë me modele në shkallën 50% ose 60%, por nuk ishte gjithmonë kështu. Testet e para aerodinamike në vitet '80 u kryen me modele 25% të madhësisë aktuale - fuqia e tuneleve të erës në Universitetin e Southampton dhe Imperial College në Londër nuk lejonte më shumë - vetëm atje ishte e mundur të instaloheshin modelet në një bazë e lëvizshme. Pastaj u shfaqën tunele me erë, në të cilat ishte e mundur të punohej me modele në 33% dhe 50%, dhe tani, për shkak të nevojës për të kufizuar kostot, ekipet ranë dakord të testonin modele jo më shumë se 60% me një shpejtësi të rrjedhës së ajrit prej jo më shumë se 50 metra në sekondë.

Kur zgjedhin shkallën e modelit, ekipet mbështeten në aftësitë e tunelit ekzistues të erës. Për të marrë rezultate të sakta, dimensionet e modelit nuk duhet të kalojnë 5% të zonës së punës së tubit. Modelet më të vogla kushtojnë më pak për t'u prodhuar, por model më i vogël, aq më e vështirë është të ruash saktësinë e kërkuar. Ashtu si me shumë çështje të tjera në zhvillimin e makinave të Formula 1, këtu duhet të kërkoni kompromisin optimal.

Në të kaluarën, modelet janë bërë nga druri i pemës Dier me densitet të ulët që rritet në Malajzi, tani përdoren pajisje për stereolithografi me lazer - një rreze lazer me rreze infra të kuqe polimerizon materialin e përbërë, duke rezultuar në një pjesë me karakteristikat e specifikuara. Kjo metodë ju lejon të testoni efektivitetin e një ideje të re inxhinierike në një tunel me erë brenda vetëm disa orësh.

Sa më saktë të bëhet modeli, aq më i besueshëm është informacioni i marrë gjatë pastrimit të tij. Çdo detaj i vogël është i rëndësishëm këtu, edhe deri në fund tubacionet e shkarkimit rrjedha e gazrave duhet të kalojë me të njëjtën shpejtësi si në një makinë reale. Ekipet po përpiqen të arrijnë saktësinë më të lartë të mundshme në modelim me pajisjet e disponueshme.

Për shumë vite, në vend të gomave, u përdorën kopje të tyre të bëra nga najloni ose fibra karboni, kur Michelin bëri kopje të sakta të zvogëlimit të gomave të saj. goma garash. Modeli i makinës është i pajisur me shumë sensorë për matjen e presionit të ajrit dhe një sistem që ju lejon të ndryshoni ekuilibrin.

Modelet, duke përfshirë pajisjet matëse të instaluara në to, janë pak më inferiorë në kosto ndaj makinave reale - për shembull, ato kushtojnë më shumë se makina të vërteta GP2. Kjo është në fakt një zgjidhje ultra-komplekse. Një kornizë bazë me sensorë kushton rreth 800,000 dollarë dhe mund të përdoret për disa vite, por ekipet zakonisht kanë dy grupe për të vazhduar punën e tyre.

Çdo rishikim elementet e trupit ose pezullimi çon në nevojën për të prodhuar version i ri komplet trupi, i cili kushton një çerek milioni tjetër. Në të njëjtën kohë, vetë funksionimi i tunelit të erës kushton rreth një mijë dollarë në orë dhe kërkon praninë e 90 punonjësve. Ekipet serioze shpenzojnë rreth 18 milionë dollarë në sezon për këtë hulumtim.

Kostot ia vlejnë. Një rritje prej 1% në forcën zbritëse ju lejon të fitoni një të dhjetën e sekondës në një pistë reale. Në kushtet e rregulloreve të qëndrueshme, inxhinierët fitojnë afërsisht kaq shumë në muaj, kështu që vetëm në departamentin e modelimit, çdo e dhjeta i kushton ekipit një milion e gjysmë dollarë.

Asnjë makinë e vetme nuk do të kalojë nëpër një mur me tulla, por çdo ditë kalon nëpër mure prej ajri, i cili gjithashtu ka një dendësi.

Askush nuk e percepton ajrin apo erën si mur. Aktiv shpejtësi të ulëta, në mot të qetë, është e vështirë të vërehet se si rrjedha e ajrit ndërvepron me automjetin. Por me shpejtësi të madhe, me erë e fortë, rezistenca e ajrit (forca e ushtruar mbi një objekt që lëviz nëpër ajër - e përcaktuar gjithashtu si zvarritje) ndikon shumë në mënyrën se si një makinë përshpejton, si e trajton dhe si përdor karburantin.

Këtu hyn në lojë shkenca e aerodinamikës, e cila studion forcat e krijuara nga lëvizja e objekteve në ajër. Makinat moderne janë të dizajnuara duke pasur parasysh aerodinamikën. Një makinë me aerodinamikë të mirë kalon përmes një muri ajri si një thikë përmes gjalpit.

Për shkak të rezistencës së ulët ndaj rrjedhës së ajrit, një makinë e tillë përshpejton më mirë dhe konsumon karburant më të mirë, pasi motori nuk duhet të shpenzojë forcë shtesë për të "shtyrë" makinën përmes murit të ajrit.

Për të përmirësuar aerodinamikën e makinës, forma e trupit është e rrumbullakosur në mënyrë që kanali i ajrit të rrjedhë rreth makinës me rezistencën më të vogël. Në makinat sportive, forma e trupit është krijuar për të drejtuar rrjedhën e ajrit kryesisht përgjatë pjesës së poshtme, do ta kuptoni pse më vonë. Ata gjithashtu vendosin një krah ose spoiler në bagazhin e makinës. Krahu shtyp në pjesën e pasme të makinës, duke parandaluar ngritjen e rrotave të pasme për shkak të rrjedhës së fortë të ajrit kur lëviz me shpejtësi të madhe, gjë që e bën makinën më të qëndrueshme. Jo të gjithë krahët janë të njëjtë dhe jo të gjithë përdoren për qëllimin e tyre të synuar, disa shërbejnë vetëm si një element i dekorit të automobilave dhe nuk kryejnë një funksion të drejtpërdrejtë të aerodinamikës.

Shkenca e aerodinamikës

Para se të flasim për aerodinamikën e automobilave, le të kalojmë mbi disa fizikë bazë.

Kur një objekt lëviz nëpër atmosferë, ai zhvendoset ajri i ambientit. Një objekt gjithashtu i nënshtrohet gravitetit dhe rezistencës. Rezistenca krijohet kur një objekt i ngurtë lëviz në një mjedis të lëngshëm - ujë ose ajër. Rezistenca rritet me shpejtësinë e një objekti - sa më shpejt të lëvizë nëpër hapësirë, aq më shumë rezistencë përjeton.

Ne matim lëvizjen e një objekti me faktorët e përshkruar në ligjet e Njutonit - masa, shpejtësia, pesha, forca e jashtme dhe nxitimi.

Rezistenca ndikon drejtpërdrejt në përshpejtimin. Nxitimi (a) i një objekti = pesha e tij (W) minus zvarritja (D) pjesëtuar me masën (m). Kujtoni se pesha është produkt i masës trupore dhe përshpejtimit të gravitetit. Për shembull, në Hënë, pesha e një personi do të ndryshojë për shkak të mungesës së gravitetit, por masa do të mbetet e njëjtë. E thënë thjesht:

Ndërsa një objekt përshpejtohet, shpejtësia dhe zvarritja rriten deri në një pikë përfundimtare ku zvarritja është e barabartë me peshën - objekti nuk mund të përshpejtohet më tej. Le të imagjinojmë se objekti ynë në ekuacion është një makinë. Ndërsa një makinë shkon më shpejt dhe më shpejt, gjithnjë e më shumë ajër i reziston lëvizjes së saj, duke e kufizuar makinën në përshpejtimin maksimal me një shpejtësi të caktuar.

Arrijmë te numri më i rëndësishëm - koeficienti i tërheqjes aerodinamike. Ky është një nga faktorët kryesorë që përcakton se sa lehtë një objekt lëviz nëpër ajër. Koeficienti i tërheqjes (Cd) llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:

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

Ku D është rezistenca, A është zona, r është dendësia, V është shpejtësia.

Koeficienti i tërheqjes aerodinamike në një makinë

Le të kuptojmë se koeficienti i tërheqjes (Cd) është një sasi që mat forcën e rezistencës së ajrit të aplikuar në një objekt, siç është një makinë. Tani imagjinoni forcën e ajrit që shtyn poshtë makinën ndërsa ajo lëviz në rrugë. Me një shpejtësi prej 110 km/h ai përjeton një forcë katër herë më të madhe se në një shpejtësi prej 55 km/h.

Aftësitë aerodinamike të një makine maten me koeficientin e saj të tërheqjes. Sa më e ulët të jetë vlera e Cd, aq më e mirë është aerodinamika e makinës dhe aq më lehtë do të kalojë përmes murit të ajrit që e shtyp atë nga anët e ndryshme.

Le të shohim treguesit Cd. I mbani mend ato Volvo këndore, me formë kuti të viteve 1970 dhe 80? E vjetra Volvo sedan 960 koeficienti i tërheqjes 0.36. U Volvo i ri trupat janë të lëmuar dhe të lëmuar, falë kësaj koeficienti arrin 0.28. Format më të lëmuara dhe më të thjeshta tregojnë aerodinamikë më të mirë se ato këndore dhe katrore.

Arsyet pse aerodinamika i pëlqen format e hijshme

Le të kujtojmë gjënë më aerodinamike në natyrë - një lot. Grisja është e rrumbullakët dhe e lëmuar nga të gjitha anët dhe zvogëlohet në pjesën e sipërme. Kur një lot rrjedh poshtë, ajri rrjedh lehtë dhe pa probleme rreth tij. Gjithashtu me makina - ajri rrjedh lirshëm në një sipërfaqe të lëmuar, të rrumbullakosur, duke zvogëluar rezistencën e ajrit ndaj lëvizjes së objektit.

Sot, shumica e modeleve kanë një koeficient mesatar të tërheqjes prej 0.30. SUV-të kanë një koeficient tërheqjeje prej 0,30 deri në 0,40 ose më shumë. Arsyeja e koeficientit të lartë janë dimensionet. Land Cruisers dhe Gelendvagens akomodojnë më shumë pasagjerë, ata kanë më shumë hapësirë ​​mallrash, grila të mëdha për të ftohur motorin, pra dizajni i ngjashëm me kutitë. Kamionët e transportit të projektuar me një dizajn të qëllimshëm katror kanë një Cd më të madhe se 0,40.

Dizajni i trupit është i diskutueshëm, por makina ka një formë aerodinamike të dukshme. Koeficienti i tërheqjes Toyota Prius 0.24, kështu që shkalla e konsumit të karburantit të makinës është e ulët jo vetëm për shkak të hibridit termocentrali. Mos harroni, çdo minus 0.01 në koeficient zvogëlon konsumin e karburantit me 0.1 litra për 100 km.

Modelet me tërheqje të dobët aerodinamike:

Modele me tërheqje të mirë aerodinamike:

Teknikat për përmirësimin e aerodinamikës kanë ekzistuar për një kohë të gjatë, por u desh shumë kohë që prodhuesit e automjeteve të fillojnë t'i përdorin ato në krijimin e automjeteve të reja.

Modelet e makinave të para që u shfaqën nuk kishin asgjë të përbashkët me konceptin e aerodinamikës. Hidhini një sy Modelit T Kompania Ford- makina duket më shumë si një karrocë kuajsh pa kalin - fitues i konkursit të dizajnit të sheshit. Për të thënë të vërtetën, shumica e modeleve ishin pionierë dhe nuk kishin nevojë për një dizajn aerodinamik, pasi ecnin ngadalë, nuk kishte asgjë për t'i rezistuar në një shpejtësi të tillë. Megjithatë makina garash në fillim të viteve 1900, ata filluan të ngushtohen gradualisht për të fituar garat për shkak të aerodinamikës.

Në vitin 1921, shpikësi gjerman Edmund Rumpler krijoi Rumpler-Tropfenauto, që do të thotë "makinë që lëshon lot" në gjermanisht. I modeluar sipas formës më aerodinamike të natyrës, formës së lotit, ky model kishte një koeficient tërheqjeje prej 0.27. Dizajni Rumpler-Tropfenauto nuk gjeti kurrë njohje. Rumpler arriti të krijojë vetëm 100 njësi Rumpler-Tropfenauto.

Në Amerikë, një kërcim në dizajnin aerodinamik u bë në vitin 1930, kur doli Modeli Chrysler Rrjedha e ajrit. Të frymëzuar nga fluturimi i zogjve, inxhinierët projektuan Airflow duke pasur parasysh aerodinamikën. Për të përmirësuar trajtimin, pesha e makinës u shpërnda në mënyrë të barabartë midis pjesës së përparme dhe boshtet e pasme- 50/50. Shoqëria, e lodhur nga Depresioni i Madh, nuk e pranoi kurrë pamjen jokonvencionale të Chrysler Airflow. Modeli u konsiderua një dështim, megjithëse dizajni elegant i Chrysler Airflow ishte shumë përpara kohës së tij.

Vitet 1950 dhe 60 panë disa nga përparimet më të mëdha në aerodinamikën e automobilave që erdhën nga bota e garave. Inxhinierët filluan të eksperimentojnë me forma të ndryshme trupi, duke ditur se një formë e thjeshtë do t'i bënte makinat më të shpejta. Kështu lindi forma e makinës së garave që ka mbijetuar deri më sot. Spoilerët e përparme dhe të pasme, hundët e lopatës dhe kompletet e aeroplanit shërbyen për të njëjtin qëllim, për të drejtuar rrjedhën e ajrit përmes çatisë dhe për të krijuar forcën e nevojshme poshtë në rrotat e përparme dhe të pasme.

Tuneli i erës kontribuoi në suksesin e eksperimenteve. Në pjesën tjetër të artikullit tonë do t'ju tregojmë pse është e nevojshme dhe pse është e rëndësishme në dizajnin e makinave.

Matja e tërheqjes së tunelit të erës

Për të matur efikasitetin aerodinamik të një makine, inxhinierët huazuan një mjet nga industria e aviacionit: tunelin e erës.

Një tunel me erë është një tunel me tifozë të fuqishëm që krijojnë rrymë ajri mbi objektin brenda. Një makinë, aeroplan ose çdo gjë tjetër, rezistenca e ajrit të së cilës matet nga inxhinierët. Nga një dhomë prapa tunelit, shkencëtarët vëzhgojnë se si ajri ndërvepron me një objekt dhe si sillen rrjedhat e ajrit në sipërfaqe të ndryshme.

Makina ose avioni brenda tunelit të erës nuk lëviz, por për të simuluar kushtet e jetës reale, tifozët furnizojnë rrjedhën e ajrit me me shpejtësi të ndryshme. Ndonjehere makina të vërteta as nuk futen në tub - projektuesit shpesh mbështeten në modele të sakta krijuar nga balta ose lëndë të tjera të para. Era fryn mbi makinë në një tunel me erë dhe kompjuterët llogaritin koeficientin e tërheqjes.

Tunelet e erës janë përdorur që nga fundi i viteve 1800, kur ata po përpiqeshin të krijonin një aeroplan dhe të matnin efektin e rrjedhës së ajrit në tuba. Edhe vëllezërit Wright kishin një bori të tillë. Pas Luftës së Dytë Botërore, inxhinierët e makinave të garave, duke kërkuar një avantazh ndaj konkurrentëve të tyre, filluan të përdorin tunele me erë për të vlerësuar efektivitetin e elementëve aerodinamikë të modeleve të tyre. Më vonë, kjo teknologji u fut në botën e makinave të pasagjerëve dhe kamionëve.

Gjatë 10 viteve të fundit, tunele të mëdha me erë që kushtojnë disa milionë dollarë amerikanë janë bërë gjithnjë e më pak të zakonshëm. Modelimi kompjuterik po zëvendëson gradualisht këtë metodë të testimit të aerodinamikës së makinave (më shumë detaje). Tunelet e erës funksionojnë vetëm për të siguruar që të mos ketë gabime në simulimin kompjuterik.

Aerodinamika ka më shumë sesa thjesht rezistenca e ajrit - ka edhe faktorët e ngritjes dhe shtytjes. Ngritja (ose ngritja) është forca që vepron kundër peshës së një objekti, duke e ngritur dhe mbajtur objektin në ajër. Downforce, e kundërta e një ngritjeje, është forca që shtyn një objekt drejt tokës.

Kushdo që mendon se koeficienti i tërheqjes së makinave të garave të Formula 1, të cilat arrijnë 200 mph, është i ulët, gabohet. Një makinë tipike garash e Formula 1 ka një koeficient të tërheqjes prej rreth 0.70.

Arsyeja për koeficientin e lartë të zvarritjes së makinave të garave të Formula 1 është se këto makina janë të dizajnuara për të gjeneruar sa më shumë forcë poshtë të jetë e mundur. Me shpejtësinë me të cilën lëvizin makinat, me peshën e tyre jashtëzakonisht të vogël, ato fillojnë të përjetojnë ngritjen shpejtësi të lartë- fizika i detyron ata të ngrihen në ajër si një aeroplan. Makinat nuk janë të dizajnuara për të fluturuar (edhe pse artikulli - një makinë fluturuese e transformueshme thotë ndryshe), dhe nëse automjeti fillon të ngrihet, atëherë mund të pritet vetëm një gjë - një aksident shkatërrues. Prandaj, forca poshtë duhet të jetë maksimale për ta mbajtur makinën në tokë me shpejtësi të lartë, që do të thotë se koeficienti i tërheqjes duhet të jetë i madh.

Makinat e Formula 1 arrijnë forcë të lartë shtytëse duke përdorur pjesën e përparme dhe pjesët e pasme automjeti. Këta krahë drejtojnë rrjedhat e ajrit në mënyrë që ata të shtypin makinën në tokë - e njëjta forcë poshtë. Tani mund të rrisni me siguri shpejtësinë tuaj dhe të mos e humbni atë kur ktheheni. Në të njëjtën kohë, forca poshtë duhet të balancohet me kujdes me ngritësin në mënyrë që makina të fitojë shpejtësinë e dëshiruar në vijë të drejtë.

Shumë vetura të prodhimit kanë shtesa aerodinamike për të krijuar forcë të ulët. shtypi e kritikoi për pamjen e tij. Dizajni i diskutueshëm. Dhe të gjitha sepse të gjitha Trupi GT-R projektuar për të drejtuar rrjedhën e ajrit mbi makinë dhe mbrapa përmes spoilerit të pasmë ovale, duke krijuar më shumë forcë poshtë. Askush nuk mendoi për bukurinë e makinës.

Jashtë qarkut të Formula 1, krahët gjenden shpesh në makinat e prodhimit, të tilla si sedanët Kompanitë Toyota dhe Honda. Ndonjëherë këta elementë të projektimit shtojnë pak stabilitet me shpejtësi të lartë. Për shembull, në Audi i parë TT fillimisht nuk kishte një spoiler, por Audi u shtua kur u zbulua se forma e rrumbullakosur dhe pesha e lehtë e TT krijonin shumë ngritje, duke e bërë makinën të paqëndrueshme në shpejtësi mbi 150 km/h.

Por nëse makina nuk është një Audi TT, jo një makinë sportive, jo një makinë sportive, por një sedan i zakonshëm familjar ose hatchback, nuk ka nevojë të instaloni një spoiler. Një spoiler nuk do të përmirësojë trajtimin e një makine të tillë, pasi "makina familjare" tashmë ka një forcë të lartë poshtë për shkak të Cx të lartë dhe nuk mund të arrini shpejtësi mbi 180 në të. Një spoiler në një makinë të zakonshme mund të shkaktojë mbidrejtim ose, anasjelltas, ngurrim për të marrë kthesat. Megjithatë, nëse edhe ju mendoni se spoileri gjigant i Honda Civic është në vendin e tij, mos lejoni askënd t'ju bindë të kundërtën.

Në shumë fusha të shkencës dhe teknologjisë që përfshijnë shpejtësinë, shpesh ekziston nevoja për të llogaritur forcat që veprojnë në një objekt. Makinë moderne, gjuajtës, nëndetëse ose tren elektrik me shpejtësi të lartë - të gjithë janë të ndikuar nga forcat aerodinamike. Saktësia e përcaktimit të madhësisë së këtyre forcave ndikon drejtpërdrejt specifikimet objektet e specifikuara dhe aftësia e tyre për të kryer detyra të caktuara. NË rast i përgjithshëm forcat e fërkimit përcaktojnë nivelin e fuqisë sistemi i shtytjes, dhe forcat anësore ndikojnë në kontrollueshmërinë e objektit.

Dizajni tradicional përdor tunele me erë (zakonisht modele të zvogëluara), teste pishinash dhe teste në terren për të përcaktuar forcat. Sidoqoftë, të gjitha kërkimet eksperimentale janë një mënyrë mjaft e shtrenjtë për të marrë një njohuri të tillë. Për të testuar një pajisje model, është e nevojshme që së pari ta prodhoni atë, më pas të hartoni një program testimi, të përgatitni një stendë dhe, në fund, të kryeni një sërë matjesh. Në shumicën e rasteve, besueshmëria e rezultateve të testimit do të ndikohet nga supozimet e shkaktuara nga devijimet nga kushtet aktuale të funksionimit të objektit.

Eksperiment apo llogaritje?

Le të shqyrtojmë më në detaje arsyet e mospërputhjes midis rezultateve eksperimentale dhe sjelljes reale të objektit.

Gjatë studimit të modeleve në kushte hapësirë ​​e kufizuar, për shembull në tunelet e erës, sipërfaqet kufitare kanë një ndikim të rëndësishëm në strukturën e rrjedhës rreth objektit. Zvogëlimi i shkallës së modelit na lejon të zgjidhim këtë problem, por është e nevojshme të merret parasysh ndryshimi në numrin Reynolds (i ashtuquajturi efekti i shkallës).

Në disa raste, shtrembërimet mund të shkaktohen nga një mospërputhje thelbësore midis kushteve aktuale të rrjedhës rreth trupit dhe atyre të simuluara në tub. Për shembull, kur fryni makina ose trena me shpejtësi të lartë, mungesa e një sipërfaqeje horizontale lëvizëse në një tunel me erë ndryshon seriozisht modelin e përgjithshëm të rrjedhës dhe gjithashtu ndikon në ekuilibrin e forcave aerodinamike. Ky efekt shoqërohet me rritjen e shtresës kufitare.

Metodat e matjes gjithashtu futin gabime në vlerat e matura. Vendosja e gabuar e sensorëve në një objekt ose orientimi i gabuar i pjesëve të tyre të punës mund të çojë në rezultate të pasakta.

Përshpejtoni dizajnin

Aktualisht, kompanitë kryesore të industrisë përdorin gjerësisht teknologjitë e modelimit kompjuterik CAE në fazën e projektimit paraprak. Kjo ju lejon të konsideroni më shumë opsione kur kërkoni dizajnin optimal.

Niveli aktual i zhvillimit të paketës softuerike ANSYS CFX zgjeron ndjeshëm fushën e aplikimit të tij: nga modelimi i flukseve laminare deri te rrjedhat turbulente me anizotropi të fortë parametrash.

Gama e gjerë Modelet e turbulencës së përdorur përfshijnë modelet tradicionale RANS (Reynolds Averaged Navie-Stoks), të cilat kanë raporti më i mirë"speed-accuracy", modeli i turbulencës SST (Shear Stress Transport) (modeli Menter me dy shtresa), duke kombinuar me sukses avantazhet e modeleve të turbulencës "k-e" dhe "k-w". Për rrjedhat me anizotropi të zhvilluar, modelet e tipit RSM (Reynolds Stress Model) janë më të përshtatshme. Llogaritja e drejtpërdrejtë e parametrave të turbulencës në drejtime bën të mundur përcaktimin më të saktë të karakteristikave të lëvizjes së vorbullës së rrjedhës.

Në disa raste, rekomandohet përdorimi i modeleve të ndërtuara mbi teoritë e vorbullës: DES (Simulation Eddy e shkëputur) dhe LES (Simulimi i Vërshave të mëdha). Sidomos për rastet kur marrja në konsideratë e proceseve të tranzicionit laminar-turbulent është veçanërisht e rëndësishme, është zhvilluar një Model Tranzicioni i Turbulencës, bazuar në teknologjinë e mirë-provuar SST. Modeli i është nënshtruar një programi të gjerë testimi në objekte të ndryshme (nga makineritë me teh deri te avionët e pasagjerëve) dhe ka treguar një korrelacion të shkëlqyer me të dhënat eksperimentale.

Aviacioni

Krijimi i avionëve modernë luftarakë dhe civilë është i pamundur pa një analizë të thellë të të gjitha karakteristikave të tij në fazën fillestare të projektimit. Efikasiteti i avionit, shpejtësia dhe manovrimi i tij varen drejtpërdrejt nga dizajni i kujdesshëm i formës së sipërfaqeve dhe kontureve që mbajnë ngarkesë.

Sot, të gjitha kompanitë kryesore të prodhimit të avionëve përdorin analiza kompjuterike në një shkallë ose në një tjetër kur zhvillojnë produkte të reja.

Modeli i tranzicionit i turbulencës, i cili analizon saktë regjimet e rrjedhës afër laminare, rrjedhat me zona të zhvilluara të ndarjes dhe ribashkimit të rrjedhës, hap mundësi të mëdha për analizimin e flukseve komplekse për studiuesit. Kjo zvogëlon më tej diferencën midis rezultateve të llogaritjeve numerike dhe figurës reale të rrjedhës.

Industrinë e automobilave

Një makinë moderne duhet të ketë efikasitet të rritur me efikasitet të lartë të energjisë. Dhe sigurisht, komponentët kryesorë përcaktues janë motori dhe trupi.

Për të siguruar efikasitetin e të gjitha sistemeve të motorit, kryesor Kompanitë perëndimore teknologjitë e modelimit kompjuterik janë përdorur për një kohë të gjatë. Për shembull, kompania Robert Bosch Gmbh (Gjermani), një prodhues i një game të gjerë të komponentëve për moderne makina me naftë, përdori ANSYS CFX (për të përmirësuar karakteristikat e injektimit) kur zhvillonte sistemin e furnizimit me karburant Common Rail.

Kompania BMW, motorët e të cilit kanë fituar titullin " Motorri me i mire i Vitit" (International Engine of the Year), përdor ANSYS CFX për të simuluar proceset në dhomat e djegies së motorëve me djegie të brendshme.

Aerodinamika e jashtme është gjithashtu një mjet për të përmirësuar efikasitetin e fuqisë së motorit. Zakonisht nuk bëhet fjalë vetëm për zvogëlimin e koeficientit të tërheqjes, por edhe për balancimin e forcës së poshtme, e cila është e nevojshme për çdo makinë me shpejtësi të lartë.

Makinat e garave janë shprehja përfundimtare e këtyre karakteristikave. klasa të ndryshme. Pa përjashtim, të gjithë pjesëmarrësit në kampionatin F1 përdorin analiza kompjuterike të aerodinamikës së makinave të tyre. Arritjet sportive tregojnë qartë avantazhet e këtyre teknologjive, shumë prej të cilave tashmë përdoren në krijimin e makinave të prodhimit.

Në Rusi, pionieri në këtë fushë është ekipi Active-Pro Racing: makinë garash Klasa e Formula 1600 arrin shpejtësi mbi 250 km/h dhe është kulmi i motorsportit rus. Përdorimi i kompleksit ANSYS CFX (Fig. 4) për të hartuar një bisht të ri aerodinamik të makinës bëri të mundur uljen e ndjeshme të numrit të opsioneve të projektimit kur kërkoni zgjidhjen optimale.

Një krahasim i të dhënave të llogaritura dhe rezultateve të fryrjes në një tunel me erë tregoi ndryshimin e pritur. Shpjegohet nga dyshemeja e palëvizshme në tub, e cila shkaktoi një rritje në trashësinë e shtresës kufitare. Kjo është arsyeja pse elementet aerodinamike të vendosura mjaft poshtë, ata punonin në kushte të pazakonta.

Sidoqoftë, modeli kompjuterik korrespondonte plotësisht me kushtet reale të drejtimit, gjë që bëri të mundur përmirësimin e ndjeshëm të efikasitetit të bishtit të makinës.

Ndërtimi

Sot, arkitektët janë më të lirë të afrohen pamjen të ndërtesave të projektuara se 20 ose 30 vjet më parë. Krijimet futuriste të arkitektëve modernë, si rregull, kanë forma komplekse gjeometrike për të cilat nuk dihen vlerat e koeficientëve aerodinamikë (të nevojshëm për caktimin e ngarkesave të llogaritura të erës në strukturat mbajtëse).

Në këtë rast, mjetet CAE po përdoren gjithnjë e më shumë për të marrë karakteristikat aerodinamike të ndërtesës (dhe faktorët e forcës), përveç testeve tradicionale të tunelit të erës. Një shembull i një llogaritjeje të tillë në ANSYS CFX është paraqitur në Fig. 5.

Përveç kësaj, ANSYS CFX përdoret tradicionalisht për modelimin e sistemeve të ventilimit dhe ngrohjes ambientet e prodhimit, godina administrative, zyra dhe komplekse sportive dhe argëtuese.

Për të analizuar regjimin e temperaturës dhe natyrën e rrjedhave të ajrit në arenën e akullit të Kompleksit Sportiv Krylatskoye (Moskë), inxhinierët nga Olof Granlund Oy (Finlandë) përdorën paketën softuerike ANSYS CFX. Stendat e stadiumit mund të strehojnë rreth 10 mijë spektatorë, dhe ngarkesa e nxehtësisë prej tyre mund të jetë më shumë se 1 MW (në shkallën 100-120 W/person). Për krahasim: për të ngrohur 1 litër ujë nga 0 në 100 °C, nevojitet pak më shumë se 4 kW energji.

Oriz. 5. Shpërndarja e presionit në sipërfaqen e strukturave

Duke përmbledhur

Siç mund ta shihni, teknologjia informatike në aerodinamikë ka arritur nivele që ne mund të ëndërronim vetëm 10 vjet më parë. Në të njëjtën kohë, modelimi kompjuterik nuk duhet të kundërshtohet me kërkimin eksperimental - është shumë më mirë nëse këto metoda plotësojnë njëra-tjetrën.

Kompleksi ANSYS CFX lejon inxhinierët të zgjidhin probleme të tilla komplekse, si për shembull, përcaktimi i deformimit të një strukture kur ekspozohet ndaj ngarkesave aerodinamike. Kjo kontribuon në një formulim më të saktë të shumë problemeve të aerodinamikës së brendshme dhe të jashtme: nga problemet e valëzimit të makinerive të tehut deri tek efektet e erës dhe valëve në strukturat në det të hapur.

Të gjitha aftësitë llogaritëse të kompleksit ANSYS CFX janë gjithashtu të disponueshme në mjedisin ANSYS Workbench.