Car Aerodynamik Basics, How-To - Design Tips ~ FREE!

Aerodynamik ist die Wissenschaft, wie Luft umströmt und im Inneren Objekten. Allgemeiner kann es „Fluid Dynamics“, weil Luft ist wirklich nur eine sehr dünne Art von Flüssigkeit markiert werden. Oberhalb langsamen Geschwindigkeiten, strömt die Luft um und durch ein Fahrzeug beginnt eine ausgeprägtere Wirkung auf der Beschleunigung, Höchstgeschwindigkeit, Kraftstoffeffizienz und Handhabung zu haben.

Daher das bestmögliche Auto zu bauen, wir verstehen müssen, und zu optimieren, wie die Luft umströmt und durch den Körper, seine Öffnungen und seine aerodynamischen Vorrichtungen.

aerodynamische Prinzipien

Egal, wie langsam ein Auto fährt, dauert es eine gewisse Energie, um das Auto durch die Luft zu bewegen. Diese Energie wird verwendet, um eine Kraft namens Drag zu überwinden.

1. Frontaler Druck oder die Wirkung, die durch eine Fahrzeugkarosserie geschaffen Luft aus dem Weg zu schieben.
2. Hinter Vakuum oder durch die Luft erzeugte Effekt nicht in der Lage zu sein, das Loch zu füllen, indem die Fahrzeugkarosserie nach links.
3. Grenzschicht, oder die Wirkung der Reibung, die durch sich langsam bewegende Luft an der Oberfläche des Fahrzeugkörpers geschaffen.

Zwischen diesen drei Kräften können wir die meisten der Wechselwirkungen des Luftstrom mit einer Fahrzeugkarosserie beschreiben.

frontal Druck

Frontaler Druck wird durch die Luft verursacht wird versucht, um die Vorderseite des Fahrzeugs zu fließen, wie in Diagramm D1 unten gezeigt.

Diagramm D1. Frontal Druck ist eine Form von drag in dem die Fahrzeugluftmoleküle aus dem Weg schieben müssen, wenn es durch die Luft bewegt.

Wie Millionen von Luftmolekülen, die vor dem Fahrzeug nähern, beginnen sie zu komprimieren und so erhöhen Sie den Luftdruck vor dem Auto zu tun. Zur gleichen Zeit wird die Luftmoleküle entlang den Seiten des Autos bei Normaldruck fahren, ein niedrigerer Druck im Vergleich zu den Molekülen an der Vorderseite des Autos.

Genau wie bei einem Lufttank, wenn das Ventil in die Atmosphäre mit niedrigerem Druck außerhalb des Behälters geöffnet wird, strömen die Luftmoleküle wird natürlich an den Niederdruckbereich, schließlich den Druck innerhalb und außerhalb des Tanks Entzerren. Die gleichen Regeln gelten für jedes Fahrzeug. Die Druckluftmoleküle natürlich einen Ausweg aus der Hochdruckzone vor dem Fahrzeug suchen, und sie finden es an den Seiten, oben und unten des Fahrzeugs, wie in Diagramm D1 gezeigt.

Rück Vacuum

Hinter Vakuum wird durch das „Loch“ links in der Luft verursacht, wie ein Fahrzeug durch sie hindurchgeht. Um dies zu veranschaulichen, lassen Sie uns einen Blick auf unsere Vorführwagen nehmen unten im Diagramm D2. Da es eine Straße fährt nach unten, schafft die blocky Limousine Form des Autos ein Loch in der Luft. Die Luft strömt durch den Körper, wie oben beschrieben.

Diagramm D2. Hinter Vacuum (auch als Strömungsablösung bekannt) ist eine andere Form von drag, wo die Luft durch das Fahrzeug durchläuft kann den Raum des Lochs nicht füllen zurückgelassen durch das Fahrzeug, was zu, was zu einem Vakuum beträgt.

Diese Unfähigkeit, um das Loch zu füllen, indem sie das Auto verlassen wird technisch Strömungsablösung genannt.

Strömungsablösung gilt nur für den „rear Vakuum“ -Teil der Widerstandskräfte und eine größere und größere negative Wirkung wie die Fahrzeuggeschwindigkeit zunimmt. In der Tat, der drag steigt mit dem Quadrat der Fahrzeuggeschwindigkeit, so dass mehr und mehr Leistung, ein Fahrzeug durch die Luft zu drücken, wie benötigt wird, um seine Geschwindigkeit steigt.

Daher wird, wenn ein Fahrzeug hohe Geschwindigkeiten erreicht wird es wichtig, das Auto zu entwerfen Bereiche Strömungsablösung zu begrenzen. Idealerweise geben wir die Luftmoleküle Zeit, um die Konturen eines Autos Karosserie zu folgen. und um das Loch zu füllen, durch das Fahrzeug verlassen, seine Reifen, seine Aufhängung und die Vorsprünge (d.h.en Spiegel, Überrollbügel).

Wenn Sie die Le Mans-Rennwagen erlebt haben, haben Sie gesehen, wie die Schwänze dieser Autos zu verlängern sind sehr schnell wieder von den Hinterrädern und verengen, wenn sie von der Seite oder von oben gesehen. Diese zusätzliche Karosserie ermöglicht, dass die Luftmoleküle in das Vakuum gleichmäßig durch das Fahrzeugcockpit und vorderen Bereich links entlang des Körpers in das Loch zu konvergieren zurück, anstatt mit einem großen leeren Raum füllen plötzlich.

Die Kraft, die durch den hinteren Unterdruck erzeugt übersteigt die durch frontalen Druck erzeugt, so dass es sehr guter Grund, den Maßstab des Vakuums an der Rückseite des Fahrzeugs erzeugt, zu minimieren.

Diagramm D3. Verwirbelung wird durch die Ablösung eines Luftstroms aus dem Fahrzeug geschaffen. Die endgültige unvermeidbare Ablösung ganz am Heck des Fahrzeugs hinterlässt eine turbulente wake.

Wenn die Strömung ablöst, wird der Luftstrom sehr turbulent und chaotisch, wenn der glatten Strömung auf der Vorderseite eines Objekts verglichen.

Wenn wir an einem Vorsprung aus dem Auto wie der Spiegel in dem Diagramm D3 oben schauen, sehen wir Strömungsablösung und Turbulenz in Aktion. Der Luftstrom löst sich von der flachen Seite des Spiegels, die selbstverständlich in Richtung der Rückseite des Fahrzeugs zugewandt ist.

Die Turbulenz, die durch diese Loslösung erzeugt dann beeinflussen die Luftströmung zu den Teilen des Fahrzeugs, die sich hinter dem Spiegel liegt. Ansaugkanäle, zum Beispiel, die Funktion am besten, wenn sie die Luft eintritt fließt reibungslos. Flügel erzeugen weit mehr Abtrieb mit glatten fließt über sie als gut. Daher muss die gesamte Länge des Autos wirklich optimiert werden (innerhalb Grundes) die geringste Menge an Turbulenz mit hohen Geschwindigkeit zu liefern.

Luftwiderstandsbeiwert

von einem Fahrzeug im Vergleich zu einem anderen, ein dimensionsloser Wert bezeichnete den Luftwiderstandsbeiwert oder Cd angelegt wurde hergestellt, um den Vergleich des drag zu ermöglichen. Jedes Fahrzeug hat eine CD, die gemessen werden können, Windkanaldaten. Die CD kann in drag Gleichungen verwendet werden, um die Widerstandskraft bei verschiedenen Geschwindigkeiten zu bestimmen. In seinem umfassenden Buch „Race Car Aerodynamik: Designing for Speed“, stellt Joseph Katz eine Tabelle der gemeinsamen Fahrzeuge und deren Cds und Frontal Bereiche. Hier ist ein Auszug aus der Tabelle:

Auto Luftwiderstandsbeiwert (Auszug aus „Race Car Aerodynamik“ von Joseph Katz. © Bentley Publishers)

Aus dieser Tabelle und unser Wissen über die Körperform von einigen dieser Fahrzeuge können wir schließen, dass die beste Cd erreicht wird, wenn ein Fahrzeug diese Attribute hat:

Wenn es klingt wie wir haben gerade einen Sportwagen beschrieben, haben Sie Recht. In Wahrheit wäre aber ideal zu sein, ein Auto Körper wie ein tränenförmig sein, wie auch die besten Sportwagen Erfahrung Strömungsablösung. Allerdings sind tränen Formen in den Bereich nicht förderlich, wo ein Auto funktioniert, und das ist nahe am Boden. Flugzeuge haben diese Einschränkung nicht, und deshalb Teardrop Formen arbeiten.

Die besten Straßenautos heute gelingen, eine Cd von etwa 0,28. Formel-1-Autos, mit ihren Flügeln und offenen Rädern (eine massive Widerstandskomponente) verwalten ein Minimum von etwa 0,75.

Wenn man bedenkt, dass eine flache Platte mit einer Cd von etwa 1,0 hat, scheint ein F1-Auto wirklich ineffizient, aber was für ein F1-Auto in dem Luftwiderstand Effizienz fehlt, macht es für in Abtrieb und Leistung auf.

Aerodynamik How-To-Tipps (1/4)

Cover Open Räder

Offene Räder über ein hohes Maß an Widerstand und Luftströmungsturbulenzen, ähnlich das Diagramm des Spiegels in dem „Turbulence“ Abschnitt erstellen. Vollständige Abdeckung Karosserie ist wahrscheinlich die beste Lösung, wenn gesetzliche Vorschriften durch, aber wenn Teil Karosserie erlaubt ist, hinter dem Lenkrad eines konvergierende Platzierung bietet maximalen Nutzen Verkleidung.

Minimieren Frontbereich

Je kleiner das Loch Auto Schläge durch die Luft, desto besser wird es, desto höher ist die Höchstgeschwindigkeit beschleunigen, und desto geringer ist der Kraftstoffverbrauch es haben wird. Es ist in der Regel viel einfacher FA (Stirnfläche) als die Cd (Luftwiderstandsbeiwert) zu reduzieren.

Converge Karosserie langsam

Aufbauten, die sich schnell konvergiert oder ist einfach abgestumpften, zwingt den Luftstrom in Turbulenz und erzeugt ein hohes Maß an Widerstand. Wie oben erwähnt, auch kann es an der Fahrzeugkarosserie weiter hinter aerodynamische Vorrichtungen und Karosserie beeinflussen.