ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
ΑΕΡΟΔΥΝΑΜΙΚΗ
Η αεροδυναμική ενός μονοθεσίου είναι ο πιο σημαντικός παράγοντας για την αύξηση της ταχύτητας του. Επειδή οι κανονισμοί απαγορεύουν τροποποιήσεις στον κινητήρα (turbo και διάφορες βελτιώσεις) και επίσης επειδή οι στροφές του κινητήρα έχουν περιοριστεί, για αυτό και ο πιο σημαντικός παράγοντας που μπορεί να επηρεάσει το αποτέλεσμα της ταχύτητας ενός μονοθεσίου είναι η αεροδυναμική.
Θα εξηγήσουμε παρακάτω, πώς επηρεάζει η αεροδυναμική την πορεία ενός επιβατικού οχήματος και ενός μονοθεσίου.
Σε ένα όχημα το οποίο κινείτε εξετάσουμε τη ροή του αέρα γύρω από το όχημα. Αυτή η ροή χωρίζεται σε δύο ροές. Αυτές είναι:
ΣΥΜΠΕΡΑΣΜΑ
Επειδή όπως βλέπουμε έχουμε δημιουργία διαφορετικών δυνάμεων πίεσης στο εμπρός τμήμα του οχήματος και διαφορετικές στο πίσω τμήμα, το αποτέλεσμα είναι η δημιουργία μιας δύναμης η οποία έχει κατεύθυνση ίδια με τη ροή του αέρα, δηλαδή αντίθετα με τη πορεία του οχήματος. Η δύναμη αυτή ονομάζεται αεροδυναμική αντίσταση W.
W = CX•A•(ρ/2)•U2
CX: Αδιάστατος συντελεστής αντίστασης
Α: Μετωπική επιφάνεια οχήματος
U: Ταχύτητα οχήματος
ρ: Πυκνότητα
Σκοπός της αεροδυναμικής είναι η μείωση του συντελεστή Cx. Αυτό γίνεται με βελτιστοποίηση της αεροδυναμικής μορφής του οχήματος. Για να μειωθεί ο Cx πρέπει το όχημα να έχει «κόψιμο» στο πίσω μέρος του(σπορ οχήματα).
ΑΡΙΘΜΟΣ MACH – ΑΓΩΝΙΣΤΙΚΑ ΑΥΤΟΚΙΝΗΤΑ
Mach = Va/a
Va = Ταχύτητα οχήματος
a = Ταχύτητα ήχου
Οι πιέσεις στην επάνω επιφάνεια του αυτοκινήτου, είναι πολύ χαμηλότερες από ότι στην κάτω επιφάνεια. Έτσι δημιουργείτε μια δύναμη κάθετη στη διεύθυνση του αυτοκινήτου. Αυτή η δύναμη ονομάζεται άνωση Α. Εκτός από τη μείωση του αεροδυναμικού συντελεστή Cx, σκοπός της αεροδυναμικής είναι και η μείωση της άνωσης.
ΕΞΙΣΩΣΗ BERNULLI
Pολ = P + (ρ/2)•U2
Pολ = Ολική πίεση
P = Στατική πίεση
(ρ/2)•U2 = Δυναμική πίεση
Παρατηρούμε στο σχήμα ότι ο αέρας εισέρχεται με πίεση P1 και με διατομή A1, και με ταχύτητα V1. Καθώς τώρα στενεύει η διατομή από A1 σε Α2 (Α2<Α1), τότε η ταχύτητα του αέρα αυξάνεται από V1 σε V2 (V2>V1), αλλά η πίεση του αέρα μειώνεται (P2<P1).
Επομένως αυτό που καταφέρνουμε είναι με μικρότερη πίεση, να έχουμε μεγαλύτερη ταχύτητα. Δηλαδή έχουμε δημιουργία αναρρόφησης. Αυτό βρίσκει εφαρμογή στα καρμπιρατέρ των αυτοκινήτων, δηλαδή στα συστήματα εισαγωγής αέρα (πεταλούδα), όταν πατάμε γκάζι.
ΔΙΑΧΥΤΗΣ CARNOT
Ο διαχύτης Carnot λειτουργεί ακριβώς αντίθετα από το Bernoulli. Δηλαδή από μια στενή διατομή κατευθύνουμε τον αέρα σε μια μεγαλύτερη. Δηλαδή Α1 <Α2. Επομένως συνέπεια είναι η πίεση να είναι μεγαλύτερη στο άνοιγμα, δηλαδή P2>P1 και η ταχύτητα όμως μικρότερη V2<V1. Στη formula 1 χρησιμοποιούμε κωνικό διαχύτη στο πάτωμα του μονοθεσίου, έτσι ώστε ο αέρας να ανακτήσει τη πίεση του και να περάσει το κάτω μέρος του μονοθεσιου όσο πιο ομαλά γίνεται.
Έχοντας δημιουργήσει μεγαλύτερη πίεση, έχουμε αυτομάτως μεγαλύτερη κάθετη δύναμη και μικρότερη ταχύτητα του αέρα, συνεπώς ομαλότερη διέλευση του αέρα από το πάτωμα του μονοθέσιου.
Παρακάτω βλέπουμε το διαχύτη ενός μονοθεσίου. Παρατηρούμε ότι καθώς ο αέρας (μπλε βέλη) περνάει από το πάτωμα καταλήγει στο διαχύτη, δηλαδή στο άνοιγμα. Έτσι έχουμε το φαινόμενο Carnot που εξηγήσαμε παραπάνω.
ΔΥΝΑΜΕΙΣ ΚΑΙ ΑΝΤΙΣΤΑΣΕΙΣ
Σε ένα ακίνητο όχημα , χωρίς επιτάχυνση ή επιβράδυνση, οι δυνάμεις οι οποίες που δημιουργούνται είναι οι εξής:
Επειδή όμως στη πράξη το όχημα δε παραμένει ακίνητο, αλλά δέχεται πλευρικές δυνάμεις και πλευρικές ταχύτητες δημιουργούνται και άλλες δυνάμεις και άλλες ροπές, οι οποίες εξηγούνται με πολύπλοκους μαθηματικούς τύπους.
Αντίθετα από τη πορεία του οχήματος, έχουμε κάποιες αντιστάσεις. Αυτές είναι οι εξής:
Η αντίσταση του αέρα είναι έννοια κατανοητή. Η αντίσταση κύλισης είναι η αντίσταση η οποία εξαρτάται από το φορτίο, το μέγεθος και τη πίεση των ελαστικών. Η αντίσταση ανάβασης υπολογίζεται όταν το έδαφος έχει κλίση και τέλος η αντίσταση επιτάχυνσης έχει να κάνει με τη σχέση που χρησιμοποιούμε στο κιβώτιο ταχυτήτων.
Το άθροισμα όλων των παραπάνω αντιστάσεων μας δίνει το μέγεθος Z, δηλαδή την αναγκαία δύναμη έλξης των τροχών για να υπερνικήσουν τις αντιστάσεις.
Z = Wαέρα +WR +Ws +WB
Pκινητήρα – Αναγκαία ισχύς του κινητήρα για την υπερνίκηση της αντίστασης
U – Ταχύτητα οχήματος
nG – Βαθμός απόδοσης κιβωτίου ταχυτήτων
nA – Βαθμός απόδοσης διαφορικού
Αν σας αρέσουν τα άρθρα του vehiclestech.blogspot.gr στηρίξτε μας με μια δωρεά στο παρακάτω Donate Button.
