Аэродинамическое сопротивление
Дорожная эксплуатационная мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений, весьма велика (см рис.). Для поддержания равномерного движения (190 км/ч) четырех дверного седана, массой 1670 кг, площадью миделя 2,05 м2, Сх = 0,45 требуется около 120 кВт мощности, причем 75 % мощности затрачивается на аэродинамическое сопротивление. Мощности, затрачиваемые на преодоление аэродинамического и дорожного (качения) сопротивления приблизительно равны на скорости 90 км/ч, и в сумме составляют 20 – 25 кВт.
Считается, что дизайнер автомобиля имеет полную власть над аэродинамическими характеристиками автомобиля. Но это не совсем так.
Аэродинамическое сопротивление автомобиля имеет пять составляющих:
1. Сопротивление формы 52 %
2. Интерференционное сопротивление 16 %
3. Индуктивное сопротивление 15 %
4. Поверхностное сопротивление 5 %
5. Сопротивление внутренних течений 12 %
Пункты 1 и 2 находятся во власти дизайнера (67 %), но за 33 % сопротивлений (пп 3 – 5) ответственен конструктор (технолог).
1. Сопротивление формы.
Необходимо обеспечить низкое давление, как перед автомобилем, так и позади него. Этому условию удовлетворяет форма капли, но она не удовлетворяет множеству других требований (размещение пассажиров, грузов, агрегатов).
Основная тенденция – снижение высоты авто.
Скругление и плавный подъем линии капота – нет срыва, Без скругления и плоский капот – срыв потока.
Угол задней двери универсала (пример):
До 200 – Сх=0,34
20…300 – Сх круто растет до 0,44
30…350 – Сх круто падает до 0,40
более 350 – Сх =0,40
2. Индуктивное сопротивление.
Обтекание кузова воздухом сопровождается ускорением потоков и соответствующим снижением давления ниже атмосферного:
- передняя кромка капота;
- передняя кромка крыши;
- углы ветрового стекла.
Под днищем, наоборот, повышенное давление.
Это приводит к появлению подъемной силы, которая требует затрат энергии и не приводит к преодолению сил сопротивления движению, действующих в плоскости дороги. Эта сила не опасна до скоростей 100 – 120 км/ч. Но при высоких скоростях такая сила ведет к возможности потери управляемости и устойчивости.
3. Поверхностное сопротивление
Вследствие вязкости воздуха образуется пограничный медленно (относительно) текущий слой.
Для пограничного слоя характерно наличие некоторой критической скорости, ниже которой улучшение шероховатости не играет роли.
У автомобиля шероховатость покрытия обычно 0,5–1 мкм. Полирование такого покрытия не эффективно даже для F–1.
Существенен разброс сопротивлений крепежных элементов:
ü Заклепка «в потай» – 1
ü Низкая головка клепки – 20
ü Сферическая головка клепки – 160
ü Цилиндрическая головка болта –210
ü Шестигранная головка болта – 400
Сопротивление ребер (поперек потока):
ü плоскость – 1;
ü валик – 80;
ü брусок – 130.
Сопротивление зазоров при поперечном обтекании:
 00… -50
| |
  -10…-70
| 1,17 |
| 1,39 |
   -100…+50
| 6,66 |
При продольном обтекании сопротивление зазоров еще меньше.
4. Интерференционное сопротивление
Выступающие части кузова существенно увеличивают аэродинамическое сопротивление автомобиля за счет появления завихрений потоков воздуха, ведущих к появлению дополнительного сопротивления. Сопротивление кузова +сопротивление выступа меньше сопротивления кузова с выступом.
Пример.
Зеркало заднего вида отдельно – сопротивление 100 %.
Т.к. скорость потока вблизи угла ветрового стекла на 20–30 % больше скорости автомобиля, то сопротивление зеркала будет 165 %. Если само зеркало имеет не обтекаемую форму, то за ним образуется турбулентность, что еще увеличивает сопротивление зеркала на 40–60 %. Таким образом, сопротивление зеркала достигнет 250–300 % от первоначального уровня.
Если снять некоторые элементы с кузова, то обнаружится снижение сопротивления:
Дверные ручки – 1…3 %
Зеркала –3…5 %
Отражатель насекомых 5…9 %
Внешние солнцезащитные козырьки 10…18 %.
Снижение сопротивления формы приводит к усилению влияния интерференционного сопротивления: появление в ламинарном потоке препятствия приводит к срыву потока…
5. Сопротивление внутренних потоков
ü Охлаждение двигателя
- без обвески – 100 %
- с бампером – -30 %
- с решеткой – -10 %
- со щитком – +20 %
- с вентилятором с кожухом – +30 %
ü Охлаждение тормозов
ü Вентиляция салона
ü
Дата добавления: 2016-03-15; просмотров: 1383;