/>
СОДЕРЖАНИЕ
Аэродинамическое сопротивление стр.
Часть1…………………………………………………….3
часть2…………………………………………………….6
Полепотока вокруг легкового автомобиля……...13
Для чего нужен козырёк? ........................................21
Интересные сводки и аспекты аэродинамики ...23
Вывод………………………………………………………26
Список литературы……………………………………27
Аэродинамическое сопротивление
Часть 1
Аэродинамическое сопротивление автомобиля обусловленодвижением последнего с некоторой относительной скоростью в окружающей воздушнойсреде. Среди всех сил, составляющих сопротивление движению автомобиля, этапредставляет наибольший интерес в свете всевозрастающих скоростей передвижениятранспортных средств. Дело все в том, что уже при скорости движения 50-60км/час она превышает любую другую силу сопротивления движению автомобиля, а врайоне 100-120 км/час превосходит всех их вместе взятых.
Сразу хотелось бы отметить, что насегодняшний день не существует методик теоретического расчета силыаэродинамического сопротивления, а поэтому ее величину возможно определитьтолько экспериментально. Конечно, неплохо было бы еще на стадии проектированияпроизвести количественную оценку аэродинамики автомобиля и изменяя определеннымобразом форму кузовных деталей оптимизировать ее. Но, увы, решить даннуюзадачку оказалось не так просто. Найти выход из сложившейся ситуации, конечноже, пытались. В частности, путем создания каталогов, где значениюаэродинамического сопротивления объекта ставились в соответствие основныепараметры его формы. Такой подход оправдывает себя лишь в случаях егоприменения к относительно простым в аэродинамическом смысле телам. Число жепараметров, описывающих геометрию легкового автомобиля, слишком велико, иотдельные поля потоков находятся в весьма сложном взаимодействии друг с другом,так что и в этом случае попытка приручить аэродинамику провалилась.
Применительно к автомобильной техникеаэродинамическое сопротивление можно представить как сумму нескольких егосоставляющих. К ним относятся:
/>сопротивление формы;
/>сопротивление трения о наружныеповерхности;
/>сопротивление, вызываемоевыступающими частями автомобиля;
/>внутреннее сопротивление.
Сопротивление формы еще называютсопротивлением давления или лобовым сопротивлением. Сопротивление формыявляется основной составляющей сопротивления воздуха, оно достигает 60 %общего. Механизм возникновения этого вида сопротивления следующий. При движениитранспортного средства в окружающей воздушной среде происходит сжатиенабегающего потока воздуха в передней части автомобиля. В результате здесьсоздается область повышенного давления. Под его влиянием струйки воздухаустремляются к задней части автомобиля. Скользя по его поверхности, ониобтекают контур транспортного средства. Однако в некоторый момент начинаетпроявляться явление отрыва элементарных струек от обтекаемой ими поверхности иобразования в этих местах завихрений. В задней части автомобиля воздушный потококончательно срывается с кузова транспортного средства. Это способствуетобразованию здесь области пониженного давления, куда постоянно осуществляетсяподсос воздуха из окружающего воздушного пространства. Классической иллюстрациейналичия зоны пониженного давления является пыль и грязь, оседающие на элементыконструкции задней части транспортного средства. За счет различия давленийвоздуха впереди и сзади автомобиля создается сила лобового сопротивления. Чемпозже происходит срыв воздушного потока с обтекаемой поверхности исоответственно меньше область пониженного давления, тем меньшей будет и силалобового сопротивления.
В этом аспекте интересен следующий факт.Известно, что при езде двух формульных болидов друг за другом, уменьшается нетолько сопротивление движению заднего автомобиля, идущего в воздушном мешке, нои переднего, по измерениям в аэродинамической трубе — на 27%. Происходит этовследствие частичного заполнения зоны пониженного давления и уменьшенияразряжения за ним.
Из вышесказанного понятно, что форма кузоватранспортного средства в данном случае играет существенную роль. Кузовавтомобиля необходимо изваять таким образом, чтобы процесс перемещения воздухаиз передней зоны автомобиля в заднюю происходил с наименьшими затратамиэнергии, а последние определяются главным образом характером вихреобразования.Чем меньше образуется локальных завихрений, мешающих нормальному перетеканиюструек воздуха под действием разности давлений, тем меньше будет и силалобового сопротивления.
Сопротивление трения обусловлено«прилипанием» к поверхности кузова слоев перемещающегося воздуха,вследствие чего воздушный поток теряет скорость. В этом случае величинасопротивления трения зависит от свойств материала отделки поверхности кузова, атакже от его состояния. Дело в том, что любая поверхность обладает различнойповерхностной энергией, способной в различной степени повлиять на окружающуюсреду. Чем больше значение поверхностной энергии у материала покрытияавтомобиля, тем сильнее его поверхность взаимодействует на молекулярном уровнес окружающей воздушной средой, и тем больше энергии необходимо затратить наразрушение сил Ван-дер-Ваальса (сил взаимного притяжения молекул),препятствующих взаимному перемещению объемов соприкасающихся веществ. На данныйвид потерь приходится около 10 — 20% всех аэродинамических потерь. Меньшиезначения сопротивления трения относятся к автомобилям, обладающим новыми,хорошо отполированными покрытиями, большие к автомобилям с плохо окрашеннымикузовами или покрытиями, которые с течением времени утратили большинство своихпотребительских свойств.
Часть 2
Сопротивлениевызываемое выступающими частями автомобиля составляет 10 — 15% общего. Хотя нанекоторых экземплярах автомобильной техники оно может принимать и гораздобольшее значение. На его величину влияют самые, казалось бы, безобидныеконструктивные элементы автомобиля, как-то дверные ручки, рычагистеклоочистителей, колесные колпаки и прочие детали. Оказывается даже такиемелочи вносят свой вклад в общую силу аэродинамического сопротивления движению,причем их довесок весьма существенен. Судите сами: поднятые ночью убирающиесяфары увеличивают силу сопротивления воздуха на 10%, открытые окна — на 5%,установленные предусмотрительным автовладельцем грязезащитные фартуки на всехколесах — на 3%, багажник на крыше — на 10-12%, наружные зеркала заднего вида — 5-7%, широкопрофильные шины — на 2-4%, антенна — на 2%, открытый люк в крыше — на 2-5%. С другой стороны есть ряд деталей, применение которых позволяетуменьшить аэродинамическое сопротивление. Так, установка на колеса гладкихколпаков снижает его на 3%, замена выступающих дверных ручек наоптимизированные в аэродинамическом смысле — утопленные также несколько снижаетсилу сопротивления воздуха. Чтобы исключить добавочное сопротивление,вызываемое щетками стеклоочистителей, когда последние находятся в нерабочемположении, конструкторы некоторых фирм прячут их в специальный отсек,расположенный между кромкой капота и лобовым стеклом. Также существенную рольиграет качество сборки кузова автомобиля: малые зазоры в местах стыков кузовныхдеталей могут уменьшить сопротивление на 2-5%.
Внутреннеесопротивление обусловлено движением воздушных потоков через системы вентиляциии охлаждения. Обычно пути движения воздушных потоков в этом случае имеютдостаточно сложную конфигурацию, обладающую множеством местных сопротивлений. Кчислу последних относятся резкие изменения направления движения воздуха,фильтры, радиаторы и т. п.
Дляколичественной характеристики аэродинамического сопротивления используютследующую зависимость:
FX=CX*P*V2*FMID/2,
где: Р — плотностьвоздуха;
V — скорость относительного движения воздуха и машины;
FMID — площадь наибольшего поперечного сечения автомобиля(лобовая площадь);
CX — коэффициент лобового сопротивления воздуха (коэффициентобтекаемости).
Обратитевнимание на то, что скорость в формуле стоит в квадрате, а это значит: приувеличении скорости движения транспортного средства в два раза, силасопротивления воздуха увеличивается в четыре раза, а затраты мощности вырастаютв восемь раз!!! Поэтому при движении автомобиля в городском потокеаэродинамическое сопротивление автомобиля мало, на трассе же его значениедостигает больших величин. А что говорить о гоночных болидах, движущихся со скоростями300 км/час. В таких условиях практически вся вырабатываемая двигателем мощностьтратиться на преодоление сопротивления воздуха. Причем за каждый лишний км/чприроста максимальной скорости автомобиля приходится платить существеннымувеличением его мощности или снижением CX. Так, например, работаянад увеличением скоростных возможностей болидов, участвующих в кольцевых гонкахNascar, инженеры выяснили, что для увеличения максимальной скорости на 8км/ч потребуется прирост мощности двигателя в 62 кВт! Или уменьшение СXна 15%.
Коэффициентлобового сопротивления определяют экспериментальным методом путем продувкиавтомобиля или его модели в аэродинамических трубах. От величины CXВашего автомобиля в прямой зависимости находится количество расходуемого имтоплива, а значит и денежная сумма оставляемая Вами у бензоколонки. Поэтомуконструкторы всех фирм-производителей автомобильной техники постоянно пытаютсяснизить коэффициент лобового сопротивления своих творений. CX длялучших образцов современных автомобилей составляет величину порядка 0,28-0,25.Для примера, величина коэффициента лобового сопротивления «седьмоговазовского классического кирпича» составляет 0,46. Комментарии излишни.Наименьшим же коэффициентом отличаются автомобили, предназначенные дляустановления рекордов скорости — CX порядка 0,2-0,15.
Однакоаэродинамика влияет не только на скоростные качества автомобиля и расходтоплива. В ее компетенцию входят также задачи обеспечения должного уровнякурсовой устойчивости, управляемости автомобиля, снижения шумов при егодвижении.
Особоевнимание заслуживает влияние аэродинамики на устойчивость и управляемостьавтомобилем. Это в первую очередь связано с возникновением подъемной силы,которая серьезно влияет на ходовые качества машины — уменьшает силу сцеплениеколес с дорогой, а в некоторых случаях может быть одной из причин опрокидыванияавтомобиля. Причина появления подъемной силы у автомобиля кроется в форме егопрофиля. Длины путей движения воздуха под автомобилем и над ним существенноразняться, следовательно, обтекаемому сверху воздушному потоку приходитсяпроходить его с большей скоростью, нежели потоку движущемуся внизу автомобиля.Далее вступает в действие закон Бернулли, по которому, чем больше скорость, темменьше давление и наоборот. Поэтому внизу автомобиля создается областьповышенного давления, а сверху — пониженного. В результате получаем подъемнуюсилу. Конструкторы стремятся всякими ухищрениями свести ее к нулю, и частенькоэто им удается. Так, например, у «десятки» нулевая подъемная сила, ау «восьмерки» существует тенденция к подъему. Избавиться от подъемнойсилы можно установкой антикрыльев. Они создают дополнительную прижимную силу,хотя несколько и ухудшают общее аэродинамическое сопротивление. Следуетзаметить, что используются они в основном на гоночных болидах. Не следуетпутать между собой антикрыло и спойлер. Каждый из них выполняет свою задачу.Спойлеры, которые устанавливаются на серийные модели легковых автомобилей,предназначены в большей степени для лучшей организации движения потока воздуха.
Наустойчивость автомобиля влияет и характер обтекания кузова воздушными потоками,направленными под определенным углом к его продольной оси. В этом случаерезультирующая сила лобового сопротивления, приложенная к его центру парусности,который находится на некотором расстоянии от поверхности контакта автомобиля сдорогой, а также смещен от его центра масс, создает разворачивающий момент икрен автомобиля. Ощутить всю прелесть данного явления можно, например, на«Таврии» при движении на высокой скорости в момент прохождения рядом«фуры».
Аэродинамическиешумы, возникающие при движении автомобиля, свидетельствуют о плохой егоаэродинамике или же о ее отсутствии вообще. Генерируются они за счетвибраций элементов кузова в моменты срыва воздушного потока с их поверхности.По наличию или отсутствию шумов на высоких скоростях движения можно определитьстепень проработки конструкции автомобиля в аэродинамическом смысле.
Как Выпонимаете, просчитать такое огромное количество параметров аэродинамикиавтомобиля невозможно. Поэтому ее созданием и доводкой конструкторы занимаютсяпутем многочисленных продувок в аэродинамических трубах, как моделейавтомобилей, так и натурных образцов.
Как оценить потери мощностина качение шин? Если дорога имеет твердое, ровное покрытие, а давление в шинахнормальное, то в широком диапазоне скоростей (примерно до 60–70% отмаксимальной) сила сопротивления качению шин почти постоянна и, по данным рядаисследований, составляет 0,013–0,015 полного веса машины. На скоростях 150–160км/ч этот коэффициент может увеличиваться в зависимости от особенностей шины,давления в ней, температуры и т. д. до значений 0,019–0,020.
А вот другая составляющаяпространства – это воздух. Чем быстрее едешь, тем сильнее его сопротивление. Наочень высоких скоростях воздух становится «железным»: так, нанекоторых боевых самолетах при энергичных маневрах один квадратный метр крылаиспытывает нагрузку до нескольких тонн! Сопротивление воздуха – главный врагвысоких />скоростныхпоказателей.
Соотношение мощности к скорости
Так изменяется необходимаядля движения мощность в зависимости от скорости автомобиля: N –мощность, л.с.;
V – скорость, км/ч (м/с); Cx – коэффициент аэродинамическогосопротивления;
S – «лобовая площадь» автомобиля; 1 – расчетнаямощность, с учетом изменения потерь на качение шин по скорости;
2, 6 – характеристики максимальной («располагаемой») мощностидвигателей ВАЗ-2103 и ВАЗ-2101;
3, 4 – результаты расчета для попутного и встречного ветра 5 м/с;
5 – расчетная кривая необходимой мощности для современного автомобиля сосниженным аэродинамическим сопротивлением Сх = 0,3.
Этот «враг» по-настоящемусерьезен, так как резко увеличивается с ростом скорости: увеличили ее втрое –сила сопротивления подскочила в девять раз! Она пропорциональна квадратускорости. Но чтобы вычислить аэродинамическое сопротивление автомобиля,достаточно знать два важных его показателя. Во-первых, коэффциентаэродинамического сопротивления Cx . Его называют коэффициентом формы –вполне справедливо, так как он указывает именно на совершенство формы.«Це-икс» грузовиков и мотоциклов может достигать 0,6–1,0, длялегковых машин типа «жигулей» составляет примерно 0,45, у лучшихсовременных автомобилей – ниже 0,3. Во-вторых, максимальная площадь поперечногосечения машины S (лобовая площадь).
Полепотока вокруг легкового автомобиля
Вообще,оценивая различные тела, которые перемещаются в воздушном пространстве,можно понять, что «грамотная» форма объекта – это необходимое условие, чтобы перемещение было менее трудным.
На рисункесравниваются тела с одинаковым отношением длины к высоте l//h или длины кдиаметру l//d (это отношение иногда называют коэффициентом полноты тела);фактор близости основания (т.е. поверхности дороги) при таком рассмотренииможет не учитываться.
/>
Аэродинамическоесопротивление тела вращения (Cx~0,05)состоит преимущественно из сопротивления трения; предельный случай чистогосопротивления трения имеет место при продольном обтекании плоской пластины. Дляэтого вида сопротивления имеется хорошая теоретическая база. Влияние вязкостивоздуха заметно только в очень тонкой, прилежащей к стенкам зоне, называемойпограничным слоем. Основываясь на экспериментально определенных законахраспределения касательных напряжений вдоль стенок, можно рассчитатьхарактеристики этого пограничного слоя, например его толщину, касательноенапряжение вдоль стенки, место отрыва, для этого лишь необходимо, чтобы былпредварительно рассчитан внешний поток, который в данном случае рассматриваетсякак идеальный, т.е. не обладающий вязкостью. Таким образом, можно провестиоптимизацию, например, тела вращения, т.е. для тела с предварительно заданнымотношением l//h и предварительно заданным объемом можно рассчитать форму,обеспечивающую минимальное аэродинамическое сопротивление. В дальнейшем можно,используя теоретические преобразования, пересчитать полученные для этого теларезультаты применительно к телу, напоминающему автомобиль. Однако с уменьшениемкоэффициента полноты l//d сопоставимость теоретических расчетов сэкспериментальными данными ухудшается. Причина этого заключается в отличиедавлений, рассчитанных теоретически и имеющих место в реальных условиях, вобласти отрываемого потока (базовое давление, в отечественной литературе этотпараметр часто называют донным давлением).
Аэродинамическоесопротивление прямоугольного параллелепипеда, обтекаемого продольным потоком (Cx~0,9) является в основном сопротивлением давления, вчистой форме этот вид сопротивления имеет место при обтекании плоской пластины,расположенной поперечно к потоку. Но даже в этом простом случае — простом всмысле того, что место отрыва однозначно определено острыми кромками — сопротивление давления в интересующем нас случае турбулентного потока ввихревом следе за пластиной не подается расчету. Обратное действие областивозмущенного потока, в которой существенно влияние трения, на идеальный, необладающий вязкостью внешний поток гораздо сильнее, чем в случае пограничногослоя. Общепризнанной модели для вихревого следа за телом, несмотря на интенсивныеработы по ее созданию, до сих пор нет. Итеративное рассмотрение идеального, необладающего вязкостью, а затем реального, обладающего вязкостью, потока — как вслучае пограничного слоя — невозможно. Решение полных уравнений движения, такназываемых уравнений Навье-Стокса, возможно только для ламинарного потока,когда закон изменения касательных напряжений известен; в случае турбулентногопотока из-за отсутствия подходящего закона изменения касательных напряжений, неговоря уже о проблемах вычисления, такого решения нет.
Легковойавтомобиль, несмотря на меньшее по сравнению с параллелепипедомаэродинамическое сопротивление, по механике потока ближе к параллелепипеду исильно удален от тела вращения. Как будет показано в двух последующих разделах,обтекание автомобиля сопровождается отрывами, а его аэродинамическоесопротивление является пре-имущественно сопротивлением давления.
Так какаэродинамическое сопротивление не поддается расчету, то были предприняты попытки каталогизировать его в зависимости от основных параметров формы. Можносказать, что эти усилия до сегодняшнего дня безуспешны. Число параметров,описывающих геометрию легкового автомобиля, слишком велико, и отдельные поляпотоков находятся в весьма сложном взаимодействии друг с другом.
Такимобразом, в данной работе физическая суть процесса обтекания рассматриваетсятолько с качественной стороны; кроме того, приведен ряд выводов, которыеотносятся к конкретным случаям, и обобщать их необходимо с большойосторожностью. С учетом этих аспектов предлагается метод проведения работ,который является ничем иным, как стратегией опробирования.
Как правило, набегающий наавтомобиль поток несимметричен. Для упрощения речь идет лишь о симметричномобтекании; влияние бокового ветра на аэродинамическое сопротивление нерассматривается.
В целом поле потока вокругавтомобиля изучено недостаточно. Поэтому картину обтекания автомобиля можнопредставить только благодаря суммированию отдельных сведений по этому вопросу.Они получены в результате измерений скоростей потока, распределения давления инаблюдения обтекания как на поверхности автомобиля, так и в прилегающем к немупространстве.
Спойлерпередкаможет выполняться отдельноустанавливаемой деталью кузова либо изготовляться как единое целое с панелью передка,т.е. отштамповываться совместно с ней. В первом случае существует относительнобольшая свобода в выборе положения, высоты и наклона спойлера. Во втором случаевозможности при выборе параметров спойлера меньше, связано это прежде всего стехнологическими причинами.
Стойкаветрового стекла (стойка А).Влияние стойкиветрового стекла на аэродинамическое сопротивление очень сильно зависит отположения и формы ветрового стекла, а также от формы передка. Решая вопросснижения аэродинамического сопротивления путем правильного формообразованиястойки ветрового стекла, как, впрочем, и любого другого элемента кузова,необходимо учитывать технологические возможности изготовления и еефункциональную нагрузку, которая заключается, например, в защите передних боковыхстекол от попадания дождевой воды и грязи, сдуваемой с ветрового стекла, вподдержании приемлемого уровня внешнего аэродинамического шума и др.
/>
Схемаобтекания передка легкового автомобиля и его элементов
Полученное таким образомполе потока для легкового автомобиля представлено на рис. Поле потокахарактеризуется многочисленными отрывами. Места, в которых может иметь местоотрыв потока, показаны отдельно. Можно выделить два типа отрывов, а именно двумерные и трёхмерные. Линия отрыва в двумерном случае проходитпреимущественно перпендикулярно к местному направлению потока. Если имеет местоповторное прилегание потока, то образуются так называемые обратные потоки(циркулирующие потоки). Такие вихри могут возникать в следующих местах: напередней кромке капота; сбоку на крыльях; в зоне, образованной пересечениемкапота и ветрового стекла; на переднем спойлере и, возможно, в зоне излома приступенчатой форме задней части автомобиля. Зоны, в которых оторвавшийся потокпредставляет собой близкое к двухмерному вихревое движение (зоны«спокойной воды») чаще всего образуются с обратной стороны задкаавтомобиля.
/>
Схематичноеизображение формы потока при различных исполнениях задней части автомобиля
В зависимости от структуры поля потока за автомобилем образуетсядлинный, сильно вытянутый назад открытый или короткий замкнутый вихревой след(см. рис.).
Оторвавшиеся потоки совершают циркулирующие движения, осикоторых, как правило, проходят перпендикулярно к набегающему невозмущенномупотоку и параллельно к линии отрыва. На рис. для каждой из трех форм заднейчасти автомобиля показана пара вихрей, вращающихся навстречу друг другу. Нижнийвихрь вращается в направлении против часовой стрелки; именно он переноситчастицы грязи на обратную сторону автомобиля. Верхний вихрь вращается впротивоположную сторону, т.е. по часовой стрелке.
Конструкторы наблюдали, что после отрыва потока в вихревомследе образуется пара противоположно вращающихся продольных вихрей, которая вслучае формы задка «универсал» индуцирует восходящий поток, а приплавно спускающейся и ступенчатой формах задка — нисходящий поток в вихревомследе. При форме задка «универсал» пара вихрей поднимется внаправлении потока и перемещается к плоскости симметрии. При плавноспускающейся и ступенчатой формах задка вихри вдоль потока опускаются к дорогеи перемещаются наружу. Можно предположить, что эти продольные вихри являютсяпродолжением описанных выше поперечных вихрей.
Второй тип отрыва имеет трехмерный характер; эти отрывы нарис. отмечены штрихпунктирными линиями или заштрихованными зонами. Вихревыетрубки образуются на наклонно обтекаемых острых кромках, совершенно так же, какна треугольном крыле самолета. Такая пара вихрей образуется на правой и левойстойках ветрового стекла, так называемых стойках А. В районе верхнего концастоек указанная пара вихрей изгибается по направлению к крыше; их дальнейшеевзаимодействие с потоком в районе задней части автомобиля еще не изучено. Ярковыраженная пара вихревых трубок образуется позади автомобиля при определенномнаклоне линии задка (см. рис.). Эти вихри взаимодействуют с внешним потоком и сдвухмерным вихревым следом. Они в значительной степени аналогичны кромочнымвихрям крыла конечного размаха. Указанные вихревые трубки в пространстве междуих осями индуцируют поле нисходящего потока, которое определяет расположениелинии отрыва потока, обтекающего тело. Этот механизм становится понятным, еслирассмотреть рис. На правой фотографии существует пара сильных вихрей; на левойфотографии образование такой пары искусственным путем предотвращено. В первомслучае индуцированный парой вихревых трубок нисходящий поток способствует тому,что линия отрыва расположена очень низко, и это приводит к образованиюнебольшого замкнутого вихревого следа. Во втором случае поток отрывается отзадней кромки крыши, вихревой след так сильно вытянут, что оканчивается внепространства, имеющегося для наблюдений (длина рабочей части аэродинамическойтрубы). Следует указать на то, что конструкторы на своей модели автомобиля сплавно спускающейся формой задка не наблюдали описанные выше продольныевихревые трубки; другие измерения явно показали существование этой пары вихрей.Указанное несоответствие лишний раз подтверждает, что этот процесс формированияпотока за автомобилем изучен еще не в полной мере.
/>
Вращающиесянавстречу друг другу поперечные вихри в вихревом следе за автомобилями с разнойформой задка: а) ступенчатая форма задка; б) плавно спускающаяся форма задка;в) круто спускающаяся форма задка
Длячего нужен козырёк?
Для анализа «десятку»загнали в аэродинамическую трубу. Вопреки ожиданиям, подъемная сила осталасьпрежней.
А при установке козырька над капотом автомобиля возникает сильное завихрение /> />
Поток воздуха плавно обтекает передок стандартной «десятки»
Да икоэффициент аэродинамического сопротивления изменился незначительно —следовательно, существенного увеличения расхода топлива не будет. Правда,немного изменился опрокидывающий момент — при установке козырька на«десятку» подъемная сила, действующая на колеса передней оси,увеличивается на 50 Н, а задние колеса немного догружаются. Если длявизуализации воздушных потоков пустить над капотом «десятки» струюдыма, то видно, что сразу за козырьком воздух закручивается в вихре, и этосоздает над капотом значительное разрежение. Из-за этого поток воздуха напередней части капота даже меняет направление на противоположное! Естественно,ни один изготовитель подобных «элеронов» об этом и не подозревает —никто из них наверняка не проводил аэродинамических исследований...
Но, может быть, козырек хотябы снижает загрязняемость лобового стекла? Ничуть не бывало — наш«элерон», установленный на одну из редакционных «десяток»,при езде по осенним грязным дорогам не дал ни малейшего положительногоэффекта. Единственное отличие — если раньше летящая из-под колес впереди идущихмашин грязь растекалась по капоту ровными симметричными струями, то теперьпередок автомобиля стал напоминать орошенную из пульверизатора поверхность. Авышеупомянутое завихрение воздуха приводит к тому, что щель между козырьком икапотом начинает медленно, но верно забиваться песком. Так что польза откозырька только одна — он действительно защищает торец капота от мелких камней.
Изменение аэродинамических характеристик автомобиля ВАЗ-2110
Без козырька
С козырьком Площадь миделя, м2 1,931 1,931 Коэффициент аэродинамического сопротивления Сх 0,347 0,355 Сила лобового сопротивления Рх, Н 535 548
Без козырька
С козырьком Подъемная сила Рz, Н 324 328 колес передней оси 79 134 колес задней оси 245 194 Опрокидывающий момент Му, Нм –206 –75
Интересные сводки и аспекты аэродинамики
Аэродинамический анализ некоторых автомобилей, а именно автомобилей с большим именем показал, что не всё «крутое» превосходно.
Все знают марку спортивного суперкара Lamborghini , да это действительно машина превосходна во всех её отношениях, но для оценки аэродинамического сопротивления она показала неожидаемые показатели.Скорость здесь была достигнута за счёт мощного 12-ти цилиндрового двигателя, низкой подвески, широкой базы (устойчивость), низкого кузова, а также пластикового корпуса, антикрыльев. Спойлеры и антикрылья на этом автомобиле расположены больше для стиля и для внешнего эстетического восприятия. Иногда, в некоторых случаях, грамотное расположение внешних спойлеров ухудшает стиль. Конструкторы и дизайнеры пытались на этом авто «убрать» поток фронтального набегающего воздуха, свести его на нет. Современное мнение – это плавное распределение потока вдоль формы кузова.
Lamborghini Countach 5000 QW />
/>
Cx для некоторых автомобилей
Модель Cx
Цена $
Lamborghini countauch -----------------------------0,42
Ferrari Testarossa------------------------------------ 0,36
Mitsubishi Lancer-------------------------------------0,28
Ваз2110------------------------------------------------0,34
200,000
150,000
75,000
6,500
Дополнительные воздухозаборники снижают Cx,где энергия сопротивления воздуха идёт на охлаждение двигателя и на вентиляцию салона. Кстати, внутреннее распределение воздушных масс оказывает влияние на движение автомобиля.
Вообще, если рассмотреть такой образ, что имеется водяной шар, а при движении он вытянется и примет форму капли, то эта форма будет самой аэродинамичной. Такой случай возможен только для полёта в воздушном пространстве. Но в автомобиле все параметры аэродинамики соподчинены кплоскости земли, а значит нельзя делать конкретные выводы. Все выводы экспериментальны. Распределение всех масс деталей автомобиля тоже влияет на аэродинамику. P.s. При большом багажнике (пример: Ваз 2110) аэродинамические показатели в некоторых случаях улучшаются.
Внешние багажники
Багажник,основу которого составляют располагаемые поперек крыши автомобиля дуги,закрепляется на крыше специальными упорами — по два на каждую дугу. Подборконструкции крепежной лапы упора осуществляется под конкретный тип посадочногоместа; здесь возможны следующие варианты: крыша с водосточным желобом, безжелоба, с фиксированными точками крепления багажника и со штатно поставленнымина заводе продольными дугами.
Эти дуги скругляются, по формообразованию соподчиняются общей форме кузова, но внешние выступающие элементы портят аэродинамический показатель. Чтобы снизить сопротивление воздуха нагнетаемого на крышу, где располагаются вещи, устанавливается аэродинамический бокс, но практически на всех моделях этот бокс испытывает давление на отрыв, а некоторые формы боксов создают незначительные срывы потоков фронтального />«ветра».
ВЫВОД
Аэродинамика автомобиля – это наука, которая остаётся экспериментально доказываемой. Для снижения сопротивления движущегося тела, необходимо проанализировать его форму. Учесть возможные боковые ветры, воздействующие на кузов автомобиля. Распределение давлений вокруг движущейся машины отражается на ее движении по дороге. Устойчивость на больших скоростях падает. В нынешнее время делается очень много попыток, чтобы оптимизировать форму автомобиля, потому что необходимо постоянно иметь сцепление с дорогой и устойчивость при ветре, в том числе боковом и тыльном, атакже влияет рельеф и характер дороги на аэродинамическое равновесие.Аэродинамичная форма кузова автомобиля – это составляющая безопасности и комфорта езды.
Список литературы
1. «Аэродинамика автомобиля», Москва, Машиностроение, 1987.Оригинал: Aerodynamik desAutomobils, Vogel-Verlag, 1981.
2. web sites: www.autotheory.by.ru
www.auto.ru