Automobilová aerodynamika - Automotive aerodynamics

Nákladní automobil s přidanou karoserií na horní straně kabiny pro snížení odporu vzduchu.

Automobilová aerodynamika je studium aerodynamika silničních vozidel. Jeho hlavní cíle se snižují táhnout a hluk větru, minimalizace emise hluku a prevenci nežádoucích účinků výtah síly a jiné příčiny aerodynamická nestabilita při vysokých rychlostech. V tomto případě je vzduch považován za tekutinu. U některých tříd závodních vozidel může být také důležité vyrábět přítlak zlepšit trakci a tím i schopnosti v zatáčkách.

Dějiny

Třecí síla aerodynamického odporu se významně zvyšuje s rychlostí vozidla.[1] Již ve 20. letech 20. století začali inženýři uvažovat o tvaru automobilu při snižování aerodynamického odporu při vyšších rychlostech. V padesátých letech němečtí a britští automobiloví inženýři systematicky analyzovali účinky automobilového odporu u vozidel s vyšším výkonem.[2] Koncem šedesátých let si vědci také uvědomili významné zvýšení hladin zvuku vyzařovaných automobily při vysoké rychlosti. Rozumí se, že tyto efekty zvyšovaly intenzitu hladiny zvuku pro sousední využití půdy nelineární rychlostí.[3] Dálniční inženýři brzy začali navrhovat vozovky, aby zvážili rychlostní efekty aerodynamického odporu produkované hladiny zvuku, a výrobci automobilů uvažovali o stejných faktorech při konstrukci vozidla.

Vlastnosti aerodynamických vozidel

Čáry nad modelem auta

Aerodynamický automobil bude integrovat kolo oblouky a světlomety ke snížení odporu větru do celkového tvaru a také ke snížení odporu. Bude to efektivní; například nemá ostré hrany překračující proud větru nad čelní sklo a bude obsahovat jakýsi ocas zvaný a fastback nebo Kammback nebo liftback Všimněte si, že Aptera 2e, Loremo a Volkswagen XL1 zkuste zmenšit plochu jejich zad. Bude mít rovnou a hladkou podlahu, která podepře Venturiho efekt a produkují žádoucí aerodynamické síly směrem dolů. - slouží k chlazení, spalování, a pro cestující, poté znovu zrychlil o a tryska U středních a zadních motorů je vzduch zpomalen a natlakován v difuzoru, ztrácí při průchodu motorovým prostorem určitý tlak a plní proud proudu. Tyto vozy potřebují těsnění mezi nízkotlakou oblastí kolem kol a vysokým tlakem kolem převodovky. Všechny mají uzavřenou podlahu motorového prostoru. suspenze je buď efektivní (Aptera ) nebo zasunutý.Kliky na dveře, anténa a střešní ližiny mohou mít efektivní tvar. Boční zrcátko může mít pouze kulatou kapotáž jako nos. Proud vzduchu skrz pozice kol prý zvyšuje odpor (Německý zdroj ), ačkoli to závodní vozy potřebují k chlazení brzd a mnoho automobilů vyzařuje vzduch z chladiče do prostoru pro kola. Aerodynamika je nesmírně důležitá k překonání této omezující bariéry, kterou na dálnici stále procházíte. Ačkoli mohou být žádoucí spoilery, které zvyšují ovladatelnost a přítlak, omezujícím faktorem je, že díky spoilerům může aerodynamika hrát rychleji, ale snižuje aerodynamickou funkci objemným tvarem pohybujícím se vzduchem.

Srovnání s aerodynamikou letadla

Automobilová aerodynamika se od aerodynamiky letadel liší několika způsoby. Za prvé, charakteristický tvar silničního vozidla je ve srovnání s letadlem mnohem méně efektivní. Za druhé, vozidlo pracuje velmi blízko země, spíše než na volném vzduchu. Za třetí, provozní rychlosti jsou nižší (a aerodynamické táhnout se liší jako náměstí rychlosti). Za čtvrté, pozemní vozidlo má méně stupně svobody než letadlo a jeho pohyb je méně ovlivněn aerodynamickými silami. Zapáté, osobní a užitková pozemní vozidla mají velmi specifická konstrukční omezení, jako je jejich zamýšlený účel, vysoké bezpečnostní standardy (vyžadující například více „mrtvý“ konstrukční prostor, aby fungovaly jako deformační zóny) a určitá nařízení.

Metody studia aerodynamiky

Jedním z vedlejších účinků automobilové aerodynamiky je šíření osiva.

Automobilová aerodynamika je studována pomocí obou počítačové modelování a větrný tunel testování. Pro nejpřesnější výsledky zkoušky v aerodynamickém tunelu je tunel někdy vybaven pojížděnou cestou. Jedná se o pohyblivou podlahu pro pracovní část, která se pohybuje stejnou rychlostí jako proudění vzduchu. Tím se zabrání a mezní vrstva od tváření na podlaze pracovní části a ovlivňování výsledků.

Koeficient tažení a oblast tažení

Hlavní článek: Koeficient odporu automobilu

Koeficient odporu (Cd) je běžně publikované hodnocení aerodynamické hladkosti vozu, které souvisí s tvarem vozu. Násobení C.d podle čelní oblasti vozu dává index celkového odporu. Výsledek se nazývá přetáhnout oblast, a je uveden níže u několika automobilů. Šířka a výška křivých aut vede k hrubému nadhodnocení čelní plochy. Tato čísla používají specifikace přední oblasti výrobce od společnosti Mayfield Company, pokud není uvedeno jinak.[4] Údaje o tažné ploše, které neodrážejí tažné koeficienty, a údaje o čelní ploše z nezávislých aerodynamických zkoušek (např. Tažné plochy na základě údajů uváděných výrobcem nebo poučených spekulací) jsou označeny hvězdičkou (*).

Přetáhněte oblast produkčních vozů
Přetáhněte oblast (Cd x Ft2)Kalendářní rokAutomobil
3.12012Volkswagen XL1[5]
4.2*1996GM EV1[5]
6.0*1999Honda Insight[5]
5.40*1989Opel Calibra
5.54*1980Ferrari 308 GTB
5.61*1993Mazda RX-7
5.61*1993McLaren F1
5.63*1991Opel Calibra
5.64*1990Bugatti EB110
5.71*1990Honda CR-X
5.74*2002Acura NSX
5.76*1968Toyota 2000GT
5.88*1990Nissan 240SX
5.86*2001Audi A2 1.2 TDI 3L
5.91*1986Citroën AX
5.92*1994Porsche 911 Speedster
5.95*1994McLaren F1
6.00*2011Lamborghini Aventador S
6.00*1992Subaru SVX
6.06*2003Opel Astra Coupe Turbo
6.08*2008Nissan GT-R
6.13*1991Acura NSX
6.15*1989Suzuki Swift GT
6.17*1995Lamborghini Diablo
6.19*1969Porsche 914
6.22010Toyota Prius[5]
6.22012Tesla Model S[5]
6.24*2004Toyota Prius
6.27*1986Porsche 911 Carrera
6.27*1992Chevrolet Corvette
6.35*1999Lotus Elise
6.72010Chevrolet Volt[5]
6.77*1995BMW M3
6.79*1993Corolla DX
6.81*1989Subaru Legacy
6.96*1988Porsche 944 S
7.02013Mercedes-Benz CLA250[5]
7.02*1992BMW 325 Já
7.10*1978Saab 900
7.13*2007SSC Ultimate Aero
7.31*2015Mazda3
7.48*1993Chevrolet Camaro Z28
7.57*1992Toyota Camry
7.82012Nissan Leaf SL[5]
8.70*1990Volvo 740 Turbo
8.71*1991Buick LeSabre Omezený
9.54*1992Chevrolet Caprice Vagón
10.7*1992Chevrolet S-10 Blazer
11.63*1991Jeep Cherokee
13.10*1990Range Rover Classic
13.76*1994Toyota T100 SR5 4x4
14.52*1994Toyota Land Cruiser
17.43*1992Land Rover Discovery
18.03*1992Land Rover Defender 90
18.06*1993Hummer H1
20.24*1993Land Rover Defender 110
26.32*2006Hummer H2

Přítlak

Hlavní článek: Přítlak

Přítlak popisuje tlak směrem dolů vytvořený aerodynamický charakteristiky a auto který umožňuje rychlejší jízdu zatáčkou tím, že drží auto na dráze nebo povrchu vozovky. Některé prvky zvyšující přítlak vozidla také zvýší odpor. Je velmi důležité vytvořit dobrou aerodynamickou sílu směrem dolů, protože to ovlivňuje rychlost a trakci vozu.[6]

Viz také

Reference

  1. ^ [1] Tuncer Cebeci, Jian P. Shao, Fassi Kafyeke, Eric Laurendeau, Výpočetní dynamika tekutin pro inženýry: od panelu po Navier-Stokes, Springer, 2005, ISBN  3-540-24451-4
  2. ^ Sborník: Institution of Mechanical Engineers (Velká Británie). Automobile Division: Institution of Mechanical Engineers, Velká Británie (1957)
  3. ^ C. Michael Hogan a Gary L. Latshaw, Vztah mezi dálničním plánováním a městským hlukem „Proceedings of the ASCE, Urban Transportation Division speciality conference, 21/23 May 1973, Chicago, Illinois. American Society of Civil Engineers. Divize městské dopravy
  4. ^ Larry Mayfield (c. 2013), Index k koeficientu odporu u mnoha vozidel Plus Index k výkonové křivce vs rychlostní křivky
  5. ^ A b C d E F G h Shermane, Done. „Drag Queens: Aerodynamika ve srovnání“ (PDF). Auto a řidič (Červen 2014). Hearst Communications. str.https://www.caranddriver.com/features/drag-queens-aerodynamics-compared-comparison-test. Citováno 29. prosince 2017.
  6. ^ „Základní výzkum.“ Automobilová aerodynamika. 18. května 2008. DHS. 18. května 2009 <http://web-aerodynamics.webs.com/backgroundresearch.htm > Archivováno 2. září 2011, v Wayback Machine.

externí odkazy