Αεροδυναμικά (συμ)περάσματα…

Υπεριώδης φωτογραφία σε αεροδυναμικά τεστ της νέας γενιάς Mercedes-Benz E-Class

Με απλά λόγια και συλλογιστική αναλύουμε την έννοια της αεροδυναμικής που σχετίζεται με ένα αυτοκίνητο…

Η αεροδυναμική είναι ένα πολυδιάστατο φαινόμενο που έχει ως βάση την ροή ενός αέριου ρευστού γύρω από ένα αντικείμενο. Όταν μιλάμε για υγρό ρευστό τότε αναφερόμαστε στην υδροδυναμική. Ωστόσο, τι εκφράζει ο αεροδυναμικός συντελεστής Cd ενός αυτοκινήτου; Είναι σωστό να τον χρησιμοποιούμε αυτόνομα ή είναι πιο ορθό να χρησιμοποιούμε το γινόμενo CdΑ που προκύπτει από την μετωπική επιφάνεια Α ενός οχήματος; Τελικά, μήπως στο γινόμενο αυτό πρέπει να συμπεριλάβουμε και την ταχύτητα V του οχήματος καταλήγοντας στην αεροδυναμική αντίσταση Fd; Κάνω την αρχή, ας το συζητήσουμε στη συνέχεια…

mercedes-aerodynamic-2Τα αεροδυναμικά σχήματα χαρακτηρίζονται από την μικρή μετωπική τους επιφάνεια (Α) που προσπίπτει ο αέρας ενώ ένα καλό σχήμα συμβάλλει σημαντικά στην μείωση αεροδυναμικών θορύβων καθώς και στην μείωση της κατανάλωσης καυσίμου αφού απαιτείται μικρότερο έργο για την υπερνίκηση της αντίστασης του αέρα. Περίπου το 70-80% της ισχύος ενός κινητήρα στον αυτοκινητόδρομο (σε ταχύτητες 130-140 χλμ./ώρα) αναλώνεται στην αεροδυναμική αντίσταση ενώ σχεδόν όλη η υπόλοιπη ισχύς στην αντίσταση κύλισης Fro, που ορίζεται από το γινόμενο της μάζας του οχήματος (m) * της επιτάχυνσης (g) * του συντελεστή κύλισης (f)

Η αεροδυναμική αντίσταση (aerodynamic drag) οφείλεται στις τριβές που αναπτύσσονται όταν ένα σώμα (εδώ μιλάμε για όχημα) κινείται σε ένα ρευστό ή όταν το ρευστό κινείται γύρω από το όχημα. Συνήθως το μέγεθος αυτό συμβολίζεται ως Fdκαι ορίζεται από την παρακάτω σχέση, όπου γίνεται αντιληπτό πως όσο αυξάνεται η ταχύτητα του οχήματος τόσο αυξάνεται και η αεροδυναμική αντίσταση.Fd= 1/2 * Cd * p * A * V2 όπου
ρ: η πυκνότητα του ρευστού
Α: η μετωπική επιφάνεια του οχήματος
V: η ταχύτητα του οχήματος ή του ρευστού ή η σχετική ταχύτητα
Cd: ο συντελεστής οπισθέλκουσας

O συντελεστής Cd είναι ένας "στεγνός" αριθμός που ορίζει την ροή του αέρα, την απαλότητα με την οποία αυτός περνά γύρω από ένα σώμαΕπειδή σώματα με ίδια μετωπική επιφάνεια μπορεί να παρουσιάζουν διαφορετική τιμή Fd οι αεροδυναμιστές χρησιμοποιούν το συντελεστή Cd που προκύπτει από την μέθοδο των πεπερασμένων στοιχείων. Όσο μεγαλύτερος τόσο πιο μεγάλη πίεση ασκεί το σώμα στο ρευστό. Για παράδειγμα μία κάθετη πλάκα στο ρευστό έχει Cd= 1,17 ενώ ένα ημισφαίριο, κοιτώντας από το κυρτό της μέρος, Cd= 0,42 (δείτε την διπλανή εικόνα). Λόγω των ακάλυπτων μερών του ένα μονοθέσιο της Formula 1 έχει από τους χειρότερους συντελεστές (0,8-1,0) ενώ από τους καλύτερους συναντάμε στο νέο Toyota Prius (0,25). Η Mercedes-Benz E-Class Coupe που κυκλοφόρησε πρόσφατα διαθέτει αυτή την στιγμή τον καλύτερο συντελεστή (0,24) σε εν παραγωγή μοντέλο παραγωγής.

O συντελεστής Cd είναι ένας «στεγνός» αριθμός που ορίζει την ροή του αέρα, την απαλότητα με την οποία αυτός περνά γύρω από ένα σώμα

Πέρα από τους συντελεστές Cd και CdΑ οι αεροδυναμιστές μελετούν άλλους τέσσερις: τον Cy (πλευρικοί άνεμοι), τον Cz (αρνητική άντωση) και άλλους δύο δυναμικούς συντελεστές που αφορούν το όχημα όταν κινείται σε διάρκεια στροφήςΤο Cdείναι μία τιμή που μπορεί να γίνει εύκολα αντιληπτή ως μέτρο σύγκρισης για την αεροδυναμική των σύγχρονων αμαξωμάτων και υπολογίζεται σε θαλάμους με το αυτοκίνητο στατικό και τεχνητό αέρα να το περιβάλλει. Το Cd θα έλεγα πως εκφράζει την αεροδυναμική ροή του αυτοκινήτου χωρίς να λαμβάνεται υπόψη όμως το μέγεθος του αμαξώματος. Μα είναι λογικό; Δεν θα έπρεπε να λαμβάνεται τουλάχιστον υπόψη η μετωπική επιφάνεια; Για αυτό, το γινόμενο CdA = Cd* A είναι αυτό που εκφράζει την ζητούμενη αεροδυναμική συμπεριφορά, το αεροδυναμικό αποτύπωμα αν θέλετε, ενός αυτοκινήτου. Ας μην ξεχνάμε πως μιλάμε πάντα για ένα σώμα που κινείται οριζόντια ως προς το επίπεδο και μετωπικά ως προς το ρευστό. Το Cd A έχει ως μονάδα το τετραγωνικό μέτρο και για να έχετε μία εικόνα το Hummer Η2 έχει 2,46 τ.μ. σε σχέση με το νέο Nissan GT-R που έχει 0,565 τ.μ. Μήπως τελικά ο σωστός συντελεστής που θα πρέπει να χαρακτηρίζει ένα όχημα είναι ο CdA και όχι ο Cd;

Πέρα από τους συντελεστές Cd και CdΑ οι αεροδυναμιστές μελετούν άλλους τέσσερις: τον Cy (πλευρικοί άνεμοι), τον Cz (αρνητική άντωση) και άλλους δύο δυναμικούς συντελεστές που αφορούν το όχημα όταν κινείται σε διάρκεια στροφής

mercedes-aerodynamic-1Η αρνητική άντωση είναι το κάθετο αεροδυναμικό φορτίο που αναπτύσσεται και προσκολλά ένα όχημα στο έδαφος. Ανάλογα με το φορτίο της αρνητικής άντωσης η συμπεριφορά ενός οχήματος βελτιώνεται στις υψηλές ταχύτητες (άνω των 100 χλμ/ώρα). Οι αεροτομές και οι πτέρυγες είναι τέτοιου είδους αεροδυναμικά βοηθήματα ενώ αρνητική άντωση μπορεί να δημιουργηθεί από την σχεδίαση του κάτω μέρους του οχήματος καθώς και από την κατάληξη στο πίσω μέρος (αεροδυναμικός διαχύτης).

===> Διαβάστε την συνέχεια

 

Ετικέτες

Nίκος Ι. Mαρινόπουλος

Πρόκειται για τον δημιουργό και συντονιστή του καρότου με τις περισσότερες τεχνολογικές βιταμίνες σε όλον τον κόσμο!

Σχόλια

  1. Προφανώς το πλήρως περιγραφικό είναι το γινόμενο Cd*A αφού και το Cd και το A είναι μεταβλητές που ορίζονται από το εκάστοτε αυτοκίνητο.
    Ας προσθέσω στη λίστα των αεροδυναμικών οχημάτων το πρωτοποριακό Audi A2 με Kamm tail. Με τον 1.2TDI επονομαζόμενο και 3L και 89g/km CO2 εν έτι 2001!!!
    Και ερχόμαστε το 2010 να μιλήσουμε για οικολογικά με 120g/km CO2. Τι σου είναι η μόδα τελικά…

    1. Φίλε μου, τι μου θύμισες… Το Α2 ήταν από τις πρώτες μου δημοσιογραφικές αποστολές στο εξωτερικό όταν ήμουν στο Car&Driver (ωραία εποχή για να δουλεύεις σε περιοδικό, τότε…).

      Θυμάμαι πως είχε διαγωνισμό κατανάλωσης (κοντά στο Torres, στην Ισπανία). Την μικρότερη κατανάλωση σε συνδυασμό με την καλύτερη μέση ωριαία. Από 150 δημοσιογράφους πέτυχα την καλύτερη κατανάλωση (όσο και αν σου φαίνεται απίστευτο πέτυχα 2,73 lt/100 km) αλλά είχα χαμηλή μέση ταχύτητα και στην γενική κατάταξη έπεσα στην 8η θέση. Μία πολύ καλή ανάμνηση…

  2. Φίλε Νίκο Μαρινόπουλε, αν θέλεις, απάντησέ μου – τουλάχιστον – στην πρώτη ερώτηση (για την κατανομή της ροπής) έστω και συνοπτικά και άφησε την δεύτερη…..
    (έχω βάλει στοίχημα και δεν μπορώ να σωστή απάντηση !)
    ευχαριστώ και πάλι προκαταβολικά…
    Png

  3. O χαμηλότερος Cd από αυτοκίνητο παραγωγής ήταν 0.212 και το αυτοκίνητο ήταν το TATRA T77. Τελικά οι ανατολικοί είχαν σπουδαία τεχνολογία, άγνωστη σε πολλούς.

  4. Στο τέλος του άρθρου λές την κατάληξη του πίσω μέρους (αεροδυναμικός διαχύτης). Εννοείς την εξάτμιση;; Με λίγα λόγια θέλω να μάθω αν η τοποθέτηση αεροτομής και το χαμήλωμα με ελατήρια όντως βελτιώνει την αεροδυναμική ενός αυτοκινήτου. Ευχαριστώ.

    1. Αγαπητέ Θανάση, λέω για τον διαχύτη, ίσως σε μερικά σπορ αυτοκίνητα να έχεις παρατηρήσει κάτω χαμηλά απο τον προφυλακτήρα (δες σχετική φωτό). Γενικά η αεροδυναμική είναι πολύ ιδιαίτερη και οι περισσοτερες βελτιωσεις γινονται εμπειρικά. Γενικά η αεροδυναμική ξεκινά να λειτουργεί πανω απο τα 120 χλμ/ώρα και σίγουρα βελτιώνει το ψάρεμα του πίσω μέρους με μια πτέρυγα. Τωρα, αν χαμηλωσεις και το κέντρο βάρους, ακόμη καλυτερα, ενώ η μικρότερη αποσταση απο το εδαφος δημιουργει και ενα μικροτερο αγωγο βεντουρι. Ολα αυτα ομως θελουν ψαξιμο και καλυτερα να ψαξεις για κατι που ηδη «φοριεται» απο αλλους 🙂

Αφήστε μια απάντηση

Η ηλ. διεύθυνση σας δεν δημοσιεύεται. Τα υποχρεωτικά πεδία σημειώνονται με *

Δείτε επίσης

Close
Back to top button
Close
Close