Скачать реферат АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ

<-- рефераты Авто- и Мототехника

АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ
АВТОМОБИЛЯ

Содержание
Аэродинамическое   сопротивление
Часть 1
Часть 2
Поле потока вокруг   легкового автомобиля
Для   чего нужен   козырёк?
Интересные   сводки   и   аспекты   аэродинамики
Вывод
Список   литературы

Аэродинамическое   сопротивление

Часть 1

Аэродинамическое сопротивление автомобиля
обусловлено движением последнего с некоторой
относительной скоростью в окружающей воздушной
среде. Среди всех сил, составляющих сопротивление
движению автомобиля, эта представляет наибольший
интерес в свете всевозрастающих скоростей
передвижения транспортных средств. Дело все в том, что
уже при скорости движения 50-60 км/час она превышает
любую другую силу сопротивления движению
автомобиля, а в районе 100-120 км/час превосходит всех
их вместе взятых
Сразу хотелось бы отметить, что на сегодняшний день не
существует методик теоретического расчета силы
аэродинамического сопротивления, а поэтому ее
величину возможно определить только
экспериментально. Конечно, неплохо было бы еще на
стадии проектирования произвести количественную
оценку аэродинамики автомобиля и изменяя
определенным образом форму кузовных деталей
оптимизировать ее. Но, увы, решить данную задачку
оказалось не так просто. Найти выход из сложившейся
ситуации, конечно же, пытались. В частности, путем
создания каталогов, где значению аэродинамического
сопротивления объекта ставились в соответствие
основные параметры его формы. Такой подход
оправдывает себя лишь в случаях его применения к
относительно простым в аэродинамическом смысле
телам. Число же параметров, описывающих геометрию
легкового автомобиля, слишком велико, и отдельные
поля потоков находятся в весьма сложном
взаимодействии друг с другом, так что и в этом случае
попытка приручить аэродинамику провалилась
Применительно к автомобильной технике
аэродинамическое сопротивление можно представить
как сумму нескольких его составляющих. К ним относятся:
сопротивление формы;
сопротивление трения о наружные поверхности;
сопротивление, вызываемое выступающими частями
автомобиля;
внутреннее сопротивление
Сопротивление формы еще называют сопротивлением
давления или лобовым сопротивлением. Сопротивление
формы является основной составляющей сопротивления
воздуха, оно достигает 60 % общего. Механизм
возникновения этого вида сопротивления следующий.
При движении транспортного средства в окружающей
воздушной среде происходит сжатие набегающего потока
воздуха в передней части автомобиля. В результате
здесь создается область повышенного давления. Под
его влиянием струйки воздуха устремляются к задней
части автомобиля. Скользя по его поверхности, они
обтекают контур транспортного средства. Однако в
некоторый момент начинает проявляться явление
отрыва элементарных струек от обтекаемой ими
поверхности и образования в этих местах завихрений. В
задней части автомобиля воздушный поток
окончательно срывается с кузова транспортного
средства. Это способствует образованию здесь области
пониженного давления, куда постоянно осуществляется
подсос воздуха из окружающего воздушного
пространства. Классической иллюстрацией наличия зоны
пониженного давления является пыль и грязь,
оседающие на элементы конструкции задней части
транспортного средства. За счет различия давлений
воздуха впереди и сзади автомобиля создается сила
лобового сопротивления. Чем позже происходит срыв
воздушного потока с обтекаемой поверхности и
соответственно меньше область пониженного давления,
тем меньшей будет и сила лобового сопротивления
В этом аспекте интересен следующий факт. Известно,
что при езде двух формульных болидов друг за другом,
уменьшается не только сопротивление движению
заднего автомобиля, идущего в воздушном мешке, но и
переднего, по измерениям в аэродинамической трубе - на
27%. Происходит это вследствие частичного заполнения
зоны пониженного давления и уменьшения разряжения за
ним
Из вышесказанного понятно, что форма кузова
транспортного средства в данном случае играет
существенную роль. Кузов автомобиля необходимо
изваять таким образом, чтобы процесс перемещения
воздуха из передней зоны автомобиля в заднюю
происходил с наименьшими затратами энергии, а
последние определяются главным образом характером
вихреобразования. Чем меньше образуется локальных
завихрений, мешающих нормальному перетеканию струек
воздуха под действием разности давлений, тем меньше
будет и сила лобового сопротивления
Сопротивление трения обусловлено "прилипанием" к
поверхности кузова слоев перемещающегося воздуха,
вследствие чего воздушный поток теряет скорость. В
этом случае величина сопротивления трения зависит от
свойств материала отделки поверхности кузова, а также
от его состояния. Дело в том, что любая поверхность
обладает различной поверхностной энергией, способной
в различной степени повлиять на окружающую среду. Чем
больше значение поверхностной энергии у материала
покрытия автомобиля, тем сильнее его поверхность
взаимодействует на молекулярном уровне с окружающей
воздушной средой, и тем больше энергии необходимо
затратить на разрушение сил Ван-дер-Ваальса (сил
взаимного притяжения молекул), препятствующих
взаимному перемещению объемов соприкасающихся
веществ. На данный вид потерь приходится около 10 -
20% всех аэродинамических потерь. Меньшие значения
сопротивления трения относятся к автомобилям,
обладающим новыми, хорошо отполированными
покрытиями, большие к автомобилям с плохо
окрашенными кузовами или покрытиями, которые с
течением времени утратили большинство своих
потребительских свойств

Часть 2
Сопротивление, вызываемое выступающими частями
автомобиля составляет 10 - 15% общего. Хотя на
некоторых экземплярах автомобильной техники оно
может принимать и гораздо большее значение. На его
величину влияют самые, казалось бы, безобидные
конструктивные элементы автомобиля, как-то дверные
ручки, рычаги стеклоочистителей, колесные колпаки и
прочие детали. Оказывается, даже такие мелочи вносят
свой вклад в общую силу аэродинамического
сопротивления движению, причем их довесок весьма
существенен. Судите сами: поднятые ночью убирающиеся
фары увеличивают силу сопротивления воздуха на 10%,
открытые окна - на 5%, установленные
предусмотрительным автовладельцем грязезащитные
фартуки на всех колесах - 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 позволяет уменьшить
аэродинамическое сопротивление. Так, установка на
колеса гладких колпаков снижает его на 3%, замена
выступающих дверных ручек на оптимизированные в
аэродинамическом смысле - утопленные также несколько
снижает силу сопротивления воздуха. Чтобы исключить
добавочное сопротивление, вызываемое щетками
стеклоочистителей, когда последние находятся в
нерабочем положении, конструкторы некоторых фирм
прячут их в специальный отсек, расположенный между
кромкой капота и лобовым стеклом. Также существенную
роль играет качество сборки кузова автомобиля: малые
зазоры в местах стыков кузовных деталей могут
уменьшить сопротивление на 2-5%
Внутреннее сопротивление обусловлено движением
воздушных потоков через системы вентиляции и
охлаждения. Обычно пути движения воздушных потоков в
этом случае имеют достаточно сложную конфигурацию,
обладающую множеством местных сопротивлений. К
числу последних относятся резкие изменения
направления движения воздуха, фильтры, радиаторы и т.
п
Для количественной характеристики аэродинамического
сопротивления используют следующую зависимость:
F X =C X *P*V 2 *F MID /2,
где: Р - плотность воздуха;
V - скорость относительного движения воздуха и
машины;
F MID - площадь наибольшего поперечного сечения
автомобиля (лобовая площадь);
C X - коэффициент лобового сопротивления воздуха
(коэффициент обтекаемости)
Обратите внимание на то, что скорость в формуле стоит
в квадрате, а это значит: при увеличении скорости
движения транспортного средства в два раза, сила
сопротивления воздуха увеличивается в четыре раза, а
затраты мощности вырастают в восемь раз!!! Поэтому при
движении автомобиля в городском потоке
аэродинамическое сопротивление автомобиля мало, на
трассе же его значение достигает больших величин. А
что говорить о гоночных болидах, движущихся со
скоростями 300 км/час. В таких условиях практически вся
вырабатываемая двигателем мощность тратиться на
преодоление сопротивления воздуха. Причем за каждый
лишний км/ч прироста максимальной скорости
автомобиля приходится платить существенным
увеличением его мощности или снижением C X . Так,
например, работая над увеличением скоростных
возможностей болидов, участвующих в кольцевых гонках
Nascar , инженеры выяснили, что для увеличения
максимальной скорости на 8 км/ч потребуется прирост
мощности двигателя в 62 кВт! Или уменьшение С X на
15%
Коэффициент лобового сопротивления определяют
экспериментальным методом путем продувки
автомобиля или его модели в аэродинамических трубах.
От величины C X Вашего автомобиля в прямой
зависимости находится количество расходуемого им
топлива, а значит и денежная сумма оставляемая Вами у
бензоколонки. Поэтому конструкторы всех фирм-
производителей автомобильной техники постоянно
пытаются снизить коэффициент лобового
сопротивления своих творений. C X для лучших образцов
современных автомобилей составляет величину порядка
0,28-0,25. Для примера, величина коэффициента
лобового сопротивления "седьмого вазовского
классического кирпича" составляет 0,46. Комментарии
излишни. Наименьшим же коэффициентом отличаются
автомобили, предназначенные для установления
рекордов скорости - C X порядка 0,2-0,15
Однако аэродинамика влияет не только на скоростные
качества автомобиля и расход топлива. В ее
компетенцию входят также задачи обеспечения
должного уровня курсовой устойчивости, управляемости
автомобиля, снижения шумов при его движении
Особое внимание заслуживает влияние аэродинамики на
устойчивость и управляемость автомобилем. Это в
первую очередь связано с возникновением подъемной

листать страницы:
1  2  3