Кефіцієнт аеродинамічного опору

Коефіцієнт аеродинамічного опору (Cw) - безрозмірна величина, що відображає відношення сили опору повітря під час руху автомобіля до сили опору руху циліндра:

[math]\text{Cw =}\frac{{{F}_{auto}}}{{{F}_{cilinder}}}[/math]

де Cw - безрозмірний коефіцієнт, зазвичай менший одиниці (від С - coefficient), w - поздовжня вісь циліндра і автомобіля.

Згідно умови - найбільший поперечний переріз автомобіля дорівнює поперечному перерізу циліндра. Іншими словами, сила опору повітря, що діє на корпус автомобіля, дорівнює силі, що діє на циліндр із заниженим коефіцієнтом Cw:

[math]{{F}_{auto}}={{C}_{w}}*{{F}_{cylinder}}[/math]

[math]\text{Cw}[/math] не має одиниць вимірювання і діє на всі геометрично подібні тіла, незалежно від їх конкретних розмірів. Чим менший [math]\text{Cw}[/math], тим краще пророблена аеродинаміка автомобіля. Для сучасних автомобілів Cw <0,3. Коефіцієнт визначається експериментальним шляхом - в аеродинамічній трубі, або за допомогою комп'ютерного моделювання.

Коефіцієнт аеродинамічного опору на практиці

Коефіцієнт аеродинамічного опору визначається експериментально при випробуваннях в аеродинамічній трубі, або випробуванням при русі накатом. Коефіцієнт аеродинамічного опору різних форм коливається в широкому діапазоні. Малюнок 1.1 показує ці коефіцієнти для ряду форм. У кожному випадку передбачається, що повітря, яке налітає на тіло, не має бічної компоненти (тобто рухається прямо вздовж поздовжньої осі транспортного засобу). Зверніть увагу, що проста плоска пластина має коефіцієнт аеродинамічного опору 1.95. Цей коефіцієнт означає, що сила лобового опору в 1.95 разів більша, ніж динамічний тиск, що діє на площу пластини. Вкрай великий опір, створений пластиною, пов'язаний з тим, що повітря, розтікається навколо пластини, створює область відриву набагато більшу, ніж сама пластина.

рис.1.1 Коефіцієнт аеродинамічного опору для різних тіл.

На практиці транспортний засіб, що їде по дорозі,окрім складової вітру, яка випливає з його швидкості, потрапляє під вплив атмосферних вітрів. Атмосферні вітри при нормальних умовах варіюються по інтенсивності з типовими середніми значеннями від 10 до 20 миль / год, а поривчасті вітри від 50 до 60 миль / год. Атмосферний вітер буде випадковим за напрямку відносно руху транспортного засобу. Таким чином, відносний вітер який дме на зустріч транспортному засібу, буде складатися з великої компоненти власної швидкості, а також меншої складової атмосферного вітру в будь-якому напрямку. Коли атмосферний вітер дме в напрямку до транспортного засобу, присутній "зустрічний вітер", і загальна швидкість буде знаходитись з рівняння

[math]V={{V}_{v}}+{{V}_{w}}[/math]

де:

Vv = Швидкість транспортного засобу

Vw = Швидкість вітру

Зазвичай, відносний вітер може бути представлений у вигляді вектора, що виходить з будь-якої точки на периметрі кола, а середній аеродинамічний опір на дорозі не буде еквівалентним середній швидкості руху транспортного засобу. Особливо важливим у цьому зв'язку є те, яким чином коефіцієнт аеродинамічного опору залежить від бічної компоненти вітру. Для тракторних причепів бічні вітри особливо важливі, тому що вони порушують поле аеродинамічного потоку. Малюнок 1.2 показує потік повітря навколо трактора з причепом, коли відносний вітер під кутом 30 градусів. Зверніть увагу, що потік йде уздовж правого боку транспортного засобу, але на стороні, яка за вітром є велика область, де можна спостерігати відрив. На додаток до аеродинамічного опору, створеному таким вітром, що стикаються з передньою частиною вантажівки,додаються великі зміни імпульсу вітру, що діють на причіп, додаючи ще одну велику компоненту аеродинамічного опору. Таким чином, для вантажних і легкових автомобілів зміна коефіцієнта аеродинамічного опору з кутом напрямку вітру є дуже важливою.

рис.1.2 Повітряний потік навколо трактора-напівпричепа при вітрі, що дме під кутом в 30 градусів.

На відміну від цього, при набагато кращій аеродинамічній конструкції легкових автомобілів, їх коефіцієнт аеродинамічного опору не такий чутливий до кутів рискання, тому що потік не буде так легко відриватися. Як правило, коефіцієнт аеродинамічного опору збільшується від 5 до 10% при кутах рискання в типовому діапазоні при водінні легкових автомобілів по дорозі.

Приклади коефіцієнта опору автомобілів

Коефіцієнт опору автомобілів російського автопрому

  1. Лада Пріора Cw - 0,32
  2. ВАЗ 2110 Cw — 0,347
  3. ВАЗ 2112 Cw — 0,335
  4. ВАЗ 21106 Cw — 0,385
  5. ВАЗ 21103М Cw — 0,333
  6. Лада Калина Норма Сw — 0,378
  7. Лада Калина "Люкс" Cw — 0,347
  8. ВАЗ 2109 Сw — 0,463
  9. ГАЗ 21 Cw — 0,497
  10. ГАЗ 3110 Cw — 0,461

Коефіцієнт опору автомобілів світового автопрому

  1. Porsche 997, 2004 Cw - 0,28
  2. Infiniti G35, 2002 Cw - 0,27
  3. Toyota Camry Hybrid, 2007 Cw - 0.27
  4. Mercedes-Benz W221 S-Class, 2006 Cw - 0,26
  5. Lexus LS 430, 2001 Cw - 0.26
  6. Toyota Prius, 2004 Cw - 0.26
  7. Audi A2 1.2 TDI, 2001 Cw - 0.25

Посилання

Отримано з https://wiki.tntu.edu.ua/index.php?title=Кефіцієнт_аеродинамічного_опору&oldid=20329