Dragul aerodinamic al mașinii. Drag (aerodinamică)

1. Mișcarea vehiculului este asociată cu mișcarea particulelor de aer, care consumă o parte din puterea motorului. Aceste costuri sunt formate din următoarele:

2. Rezistenta frontala, care apare datorita diferentei de presiune in fata si in spatele unui autoturism in miscare (55-60% din rezistenta aerului).

3. Rezistenta creata de piesele proeminente - oglinda retrovizoare etc. (12-18%).

4. Rezistenta rezultata din trecerea aerului prin radiator si compartimentul motor.

5. Rezistență datorită frecării suprafețelor din apropiere pe straturile de aer (până la 10%).

6. Rezistență cauzată de diferența de presiune dintre partea de sus și de jos a mașinii (5-8%).

Pentru a simplifica calculele rezistenței aerului, înlocuim rezistența distribuită pe întreaga suprafață a mașinii cu forța de rezistență a aerului aplicată într-un punct, numită centru velei mașină.

Sa stabilit prin experiență că forța de rezistență a aerului depinde de următorii factori:

De viteza mașinii, iar această dependență este pătratică;

Din zona frontală a mașinii F;

Din coeficientul de raționalizare Rude, care este numeric egal cu forța de rezistență a aerului creată de un metru pătrat din suprafața frontală a vehiculului atunci când acesta se deplasează cu o viteză de 1 m/s.

Apoi forța de rezistență a aerului.

La determinarea F utilizați formule empirice care determină aria aproximativă a rezistenței. Pentru camioane F de obicei: F=H×B(produsul înălțimii și lățimii), în mod similar pentru autobuze. Acceptat pentru mașini F=0,8H×B. Există și alte formule care țin cont de traseul mașinii, probabilitatea de modificare a înălțimii vehiculului etc. K în ×F numit factor de raționalizare si denota W.

Pentru a determina coeficientul de raționalizare, se folosesc dispozitive speciale sau metoda coast-down, care constă în determinarea schimbării traiectoriei unei mașini cu rulare liberă atunci când se deplasează la viteze inițiale diferite. Când o mașină se mișcă într-un curent de aer, forța de rezistență a aerului R în pot fi descompuse în componente de-a lungul axelor ATS. În același timp, formulele de determinare a proiecțiilor forțelor diferă doar prin coeficienți care țin cont de distribuția forței de-a lungul axelor. Coeficientul de simplificare poate fi determinat din expresia:

unde C X este un coeficient determinat empiric și ținând cont de distribuția forței de rezistență a aerului de-a lungul axei „x”. Acest coeficient se obține prin suflarea într-un tunel de vânt, ;

r - densitatea aerului, conform GOST r \u003d 1,225 kg / m 3 la zero.

Primim .

Produsul este un cap de viteză egal cu energia cinetică a unui metru cub de aer care se deplasează cu viteza unei mașini în raport cu aerul.

Coeficient Rude are dimensiune.

Între Rudeși C X exista o dependenta: K în \u003d 0,61С X.

Remorca de pe vehicul crește forța de tracțiune cu o medie de 25%.

Instruire

Aflați forța de rezistență la mișcare, care acționează asupra unui corp în mișcare uniform rectiliniu. Pentru a face acest lucru, cu ajutorul unui dinamometru sau într-un alt mod, măsurați forța care trebuie aplicată corpului astfel încât acesta să se miște uniform și în linie dreaptă. Conform celei de-a treia legi a lui Newton, aceasta va fi numeric egală cu forța de rezistență la mișcarea corpului.

Determinați forța de rezistență la mișcarea unui corp care se mișcă de-a lungul unei suprafețe orizontale. În acest caz, forța de frecare este direct proporțională cu forța de reacție a suportului, care, la rândul său, este egală cu forța gravitațională care acționează asupra corpului. Prin urmare, forța de rezistență la mișcare în acest caz sau forța de frecare Ftr este egală cu produsul masei corporale m, care se măsoară prin greutăți în kilograme, prin accelerația de cădere liberă g≈9,8 m/s² și factorul de proporționalitate μ, Ftr = μ∙m∙g. Numărul μ se numește coeficient de frecare și depinde de suprafețele care vin în contact în timpul mișcării. De exemplu, pentru frecarea oțelului pe lemn, acest coeficient este 0,5.

Calculați forța de rezistență la mișcarea unui corp care se deplasează. Pe lângă coeficientul de frecare μ, masa corporală m și accelerația de cădere liberă g, acesta depinde de unghiul de înclinare al planului față de orizontul α. Pentru a găsi forța de rezistență la mișcare în acest caz, trebuie să găsiți produsul dintre coeficientul de frecare, masa corporală, accelerația în cădere liberă și cosinusul unghiului la care planul la orizont este Ftr=μ∙m∙ g∙сos(α).

Când un corp se mișcă în aer cu viteze mici, forța de rezistență la mișcare Fс este direct proporțională cu viteza corpului v, Fc=α∙v. Coeficientul α depinde de proprietățile corpului și de vâscozitatea mediului și se calculează separat. Când se deplasează la viteze mari, de exemplu, când un corp cade de la o înălțime considerabilă sau o mașină se mișcă, forța de rezistență este direct proporțională cu pătratul vitezei Fc=β∙v². Coeficientul β este calculat suplimentar pentru viteze mari.

Surse:

• 1 Formula generală pentru forța de rezistență a aerului În figură

Pentru determinare putere rezistenţă aer creați condiții în care corpul va începe să se miște uniform și rectiliniu sub influența gravitației. Calculați valoarea gravitației, aceasta va fi egală cu forța de rezistență a aerului. Dacă un corp se mișcă în aer, luând viteză, forța sa de rezistență se găsește folosind legile lui Newton, iar forța de rezistență a aerului poate fi găsită și din legea conservării energiei mecanice și din formule aerodinamice speciale.

Vei avea nevoie

• telemetru, cântare, vitezometru sau radar, riglă, cronometru.

Instruire

Înainte de măsurare rezistenţă rezistor folosit, asigurați-vă că îl dezlipiți de pe placa veche sau bloc. În caz contrar, poate fi deviat de alte părți ale circuitului și veți obține citiri incorecte din acesta. rezistenţă.

Videoclipuri similare

Pentru a afla rezistența electrică a unui conductor, utilizați formulele adecvate. Rezistența unei secțiuni de circuit se găsește conform legii lui Ohm. Dacă se cunosc dimensiunile materiale și geometrice ale conductorului, rezistența acestuia poate fi calculată folosind o formulă specială.

Vei avea nevoie

• - tester;
• - Subler;
• - rigla.

Instruire

Amintiți-vă ce înseamnă conceptul de rezistor. În acest caz, un rezistor trebuie înțeles ca orice conductor sau element al unui circuit electric care are o rezistență rezistivă activă. Acum este important să ne întrebăm cum modificarea valorii rezistenței afectează valoarea curentă și de ce depinde aceasta. Esența fenomenului de rezistență constă în faptul că rezistențele formează un fel de barieră pentru trecerea sarcinilor electrice. Cu cât rezistența unei substanțe este mai mare, cu atât atomii sunt aranjați mai dens în rețeaua unei substanțe rezistive. Acest model explică legea lui Ohm pentru secțiunea lanțului. După cum știți, legea lui Ohm pentru o secțiune de circuit este următoarea: puterea curentului într-o secțiune de circuit este direct proporțională cu tensiunea din secțiune și invers proporțională cu rezistența secțiunii circuitului în sine.

Desenați pe o foaie de hârtie un grafic al dependenței curentului de tensiunea pe rezistor, precum și de rezistența acestuia, pe baza legii lui Ohm. Veți obține un grafic hiperbolă în primul caz și un grafic în linie dreaptă în al doilea caz. Astfel, puterea curentului va fi mai mare, cu cât tensiunea pe rezistor este mai mare și cu atât rezistența este mai mică. Mai mult decât atât, dependența de rezistență este mai pronunțată aici, deoarece are forma unei hiperbole.

Rețineți că și rezistența unui rezistor se modifică pe măsură ce temperatura acestuia se schimbă. Dacă încălziți elementul rezistiv și observați schimbarea puterii curentului, puteți vedea cum puterea curentului scade odată cu creșterea temperaturii. Acest model se explică prin faptul că odată cu creșterea temperaturii, vibrațiile atomilor din nodurile rețelei cristaline ale rezistorului cresc, reducând astfel spațiul liber pentru trecerea particulelor încărcate. Un alt motiv care reduce puterea curentului în acest caz este faptul că, pe măsură ce temperatura substanței crește, mișcarea haotică a particulelor, inclusiv a celor încărcate, crește. Astfel, mișcarea particulelor libere în rezistor devine mai haotică decât direcționată, ceea ce afectează scăderea puterii curentului.

Videoclipuri similare

Toate componentele rezistenței aerului sunt dificil de determinat analitic. Prin urmare, în practică, a fost utilizată o formulă empirică, care are următoarea formă pentru gama de viteze caracteristică unei mașini reale:

Unde Cu X - fara marime coeficient de flux de aer, in functie de forma corpului; ρ in - densitatea aerului ρ în \u003d 1,202 ... 1,225 kg / m 3; DAR- zona de sectiune mediana (zona de proiectie transversala) a vagonului, m 2; V– viteza vehiculului, m/s.

Găsit în literatură coeficient de rezistență la aer k în :

F în = k în DARV 2 , Unde k în =c X ρ în /2 , - coeficient de rezistenţă la aer, Ns 2 /m 4.

…și factor de raționalizareq în : q în = k în · DAR.

Dacă în schimb Cu X substitui Cu z, apoi obținem forța de ridicare aerodinamică.

Zona mediană pentru mașini:

A=0,9 B max · H,

Unde LA max - cea mai mare cale a mașinii, m; H– înălțimea vehiculului, m.

Forța este aplicată la metacentru, creând momente.

Viteza rezistenței la fluxul de aer, ținând cont de vânt:

, unde β este unghiul dintre direcțiile mașinii și vânt.

DIN X niste masini

1. Forța de rezistență la ridicare

F P = G A păcat α.

În practica rutieră, mărimea pantei este de obicei estimată prin mărimea ridicării patului drumului, raportată la mărimea proiecției orizontale a drumului, adică. tangenta unghiului și notează i, exprimând valoarea rezultată ca procent. Cu o pantă relativ mică, este permisă utilizarea nu păcatα., iar valoarea i în termeni relativi. Pentru valori mari ale pantei, înlocuirea păcatα prin valoarea tangentei ( i/100) nu este permis.

1. Forța de rezistență la overclock

Când mașina accelerează, masa mașinii în mișcare progresivă accelerează, iar masele rotative accelerează, crescând rezistența la accelerație. Această creștere poate fi luată în considerare în calcule, dacă presupunem că masele mașinii se deplasează înainte, dar folosim o masă echivalentă m uh, un pic mai mare m a (în mecanica clasică aceasta este exprimată prin ecuația Koenig)

Folosim metoda N.E. Jukovski, echivalând energia cinetică a unei mase echivalente în mișcare translațională cu suma energiilor:

,

Unde J d- momentul de inerție al volantului motorului și al pieselor aferente, N s 2 m (kg m 2); ω d este viteza unghiulară a motorului, rad/s; J la este momentul de inerție al unei roți.

Deoarece ω la = V A / r k , ω d = V A · i kp · i o / r k , r k = r k 0 ,

atunci primim
.

Moment de inerțieJunități de transmisie auto, kg m 2

Să înlocuim: m uh = m A · δ,

Dacă vehiculul nu este încărcat complet:
.

Dacă mașina rulează: δ = 1 + δ 2

Forța de rezistență la accelerare a vehiculului (inerție): F și = m uh · A A = δ · m A · A A .

Ca o primă aproximare, putem lua: δ = 1,04+0,04 i kp 2

Este o componentă a forței aerodinamice totale.

Forța de rezistență este de obicei reprezentată ca suma a două componente: forța de rezistență la portanță zero și rezistența indusă. Fiecare componentă este caracterizată de propriul coeficient de rezistență adimensional și de o anumită dependență de viteza de mișcare.

Frecvența frontală poate contribui atât la înghețarea aeronavei (la temperaturi scăzute ale aerului), cât și la încălzirea suprafețelor frontale a aeronavei la viteze supersonice prin ionizare prin impact.

Rezistență la ridicare zero

Această componentă de rezistență nu depinde de mărimea forței de sustentație creată și constă din forța de profil a aripii, rezistența elementelor structurale ale aeronavei care nu contribuie la portanță și rezistența la val. Acesta din urmă este semnificativ atunci când se deplasează la viteze apropiate și supersonice și este cauzat de formarea unei unde de șoc care transportă o parte semnificativă a energiei de mișcare. Antrenarea valurilor apare atunci când aeronava atinge o viteză corespunzătoare numărului critic Mach, când o parte din fluxul din jurul aripii aeronavei capătă viteză supersonică. Numărul critic M este cu atât mai mare, cu cât unghiul de mișcare al aripii este mai mare, cu atât marginea anterioară a aripii este mai ascuțită și cu atât este mai subțire.

Forța de rezistență este îndreptată împotriva vitezei de mișcare, valoarea ei este proporțională cu aria caracteristică S, densitatea mediului ρ și pătratul vitezei V:

Definiția zonei caracteristice depinde de forma corpului:

• în cel mai simplu caz (minge) - aria secțiunii transversale;
• pentru aripi și empenaj - aria aripii / empenaj în plan;
• pentru elice și rotoare de elicoptere - fie zona palelor, fie zona măturată a elicei;
• pentru corpuri alungite de revoluție orientate de-a lungul debit (fuselaj, carcasă dirijabil) - aria volumetrică redusă egală cu V 2/3, unde V este volumul corpului.

Puterea necesară pentru a depăși o anumită componentă a forței de rezistență este proporțională cu Cuba viteză.

Reactanța inductivă

Reactanța inductivă(Engleză) rezistență indusă de ridicare) este o consecință a formării portanței pe aripa de deschidere finită. Curgerea asimetrică în jurul aripii duce la faptul că fluxul de aer iese din aripă într-un unghi față de fluxul de pe aripă (așa-numita teșire a curgerii). Astfel, în timpul mișcării aripii, are loc o accelerare constantă a masei de aer care intră într-o direcție perpendiculară pe direcția de zbor și îndreptată în jos. Această accelerație este, în primul rând, însoțită de formarea unei forțe de ridicare și, în al doilea rând, duce la necesitatea de a conferi energie cinetică fluxului de accelerare. Cantitatea de energie cinetică necesară pentru a comunica viteza fluxului, perpendicular pe direcția de zbor, va determina valoarea rezistenței inductive.

Mărimea rezistenței inductive este influențată nu numai de mărimea forței de susținere, ci și de distribuția acesteia pe anvergura aripii. Valoarea minimă a reactanței inductive se realizează cu o distribuție eliptică a forței de ridicare de-a lungul intervalului. Atunci când proiectați o aripă, acest lucru se realizează prin următoarele metode:

• alegerea unei forme raționale a aripii în plan;
• utilizarea răsucirii geometrice și aerodinamice;
• instalarea suprafețelor auxiliare - vârfuri verticale ale aripilor.

Reactanța inductivă proporțională cu pătrat forța de ridicare Y și invers aria aripii S, alungirea sa λ, densitatea medie ρ și pătrat viteza V:

Astfel, rezistența inductivă are o contribuție semnificativă atunci când zboară la viteză mică (și, ca urmare, la unghiuri mari de atac). De asemenea, crește pe măsură ce greutatea aeronavei crește.

Rezistenta totala

Este suma tuturor tipurilor de forțe de rezistență:

Deoarece rezistența la ridicarea zero X 0 este proporțional cu pătratul vitezei și al inductivului X i este invers proporțională cu pătratul vitezei, acestea contribuind diferit la viteze diferite. Cu viteza tot mai mare, X 0 este în creștere și X i- căderi, iar graficul dependenței rezistenței totale X pe viteză („curba de împingere necesară”) are un minim în punctul de intersecție al curbelor X 0 și X i, la care ambele forțe de rezistență sunt egale ca mărime. La această viteză, aeronava are cea mai mică rezistență pentru o susținere dată (egal cu greutatea) și, prin urmare, cea mai înaltă calitate aerodinamică.

Fundația Wikimedia. 2010 .