Coeficientul de rezistență al vehiculului

Coeficientul de rezistență aerodinamică este o valoare adimensională egală cu raportul dintre forța de rezistență frontală a vehiculului și produsul dintre viteza maximă și zona secțiunii mediane a vehiculului . De obicei notat ca : $F$ $Q$ $S$ $C_{x}$

C_{x}={\frac {F}{Q\cdot S)).

Viteza, sau capul aerodinamic, are dimensiunea presiunii (în SI se măsoară în pascali ) și este definită ca:

Q={\frac {\rho v^{2}}{2)),

unde este viteza, m/s;

v

\rho

- densitatea aerului, kg/m 3 .

Drag aerodinamic frontal:

F=C_{x}{\frac {\rho v^{2}}{2}}S.

$C_{x}$ depinde doar de forma mașinii și numărul Reynolds , cu egalitatea tuturor criteriilor de asemănare , în acest caz, numărul Reynolds este esențial, același pentru toate corpurile similare geometric, indiferent de dimensiunile lor specifice. pe o gamă largă de numere Reynolds (Re), de la ~1000 la ~105 aproximativ constant. La Re scăzut , crește datorită tranziției fluxului în jur la flux laminar , pentru o mașină, acest Re corespunde unei viteze de câteva zeci de centimetri pe secundă. La Re>10 5 turbulența se dezvoltă pe deplin atât pe partea frontală, cât și pe cea din spate a corpului aerodinamic și scade. $C_{x}$ $C_{x}$ $C_{x}$

Cu cât este mai mică , cu atât rezistența frontală la mișcarea mașinii este mai mică și consumul de combustibil este mai mic, toate celelalte lucruri fiind egale. de mașini moderne produse în masă se află în intervalul de la 0,2 la 0,35. În camioane și SUV-uri , din cauza caroseriei masive slab raționalizate cu aer - până la 0,5 sau mai mult. $C_{x}$ $C_{x}$

Unii producători listează zona efectivă de rezistență a mașinii în specificațiile lor : $S_{eff)$

S_{eff}=C_{x}\cdot S.

Această valoare este egală cu aria unei plăci plate subțiri orientate perpendicular pe fluxul care se apropie și care experimentează o forță de rezistență egală cu o mașină care se deplasează cu aceeași viteză, deoarece placa subțire este aproape de 1. Suprafața efectivă depinde nu numai pe forma, dar și pe dimensiunea mașinii, mai precis, din zona secțiunii sale mediane. Suprafața efectivă a vehiculelor moderne produse în serie variază de la 0,5 m 2 pentru autoturisme până la 2 sau mai mulți metri pătrați pentru SUV-uri și camioane. $C_{x}$

Coeficientul de rezistență este determinat experimental prin suflarea modelelor de mașini într-un tunel de vânt sau prin calcul folosind simularea computerizată .

Puterea motorului consumată pentru a depăși rezistența aerului

Puterea cheltuită pentru a deplasa un corp cu o forță este egală cu produsul acestei forțe și viteza $F$ $v:$

P_{a}=F\cdot v.

Deoarece forța de rezistență aerodinamică este proporțională cu pătratul vitezei, partea din puterea motorului care merge pentru a depăși rezistența aerului este proporțională cu cubul vitezei, adică o creștere de două ori a vitezei necesită o creștere de opt ori a puterii pentru a depășiți rezistența:

P_{a}=C_{x}{\frac {\rho v^{3}}{2}}S={\frac {\rho v^{3}}{2}}S_{eff} .

Exemplu

Într-o mașină într-o zi de vară (densitatea aerului ~ 1,2 kg / m 3 ), cu o suprafață efectivă de 1 m 2 , care se deplasează cu o viteză de 10 m / s (36 km / h), motorul cheltuiește aproximativ 600 W pentru a depăși rezistența aerului, iar atunci când se deplasează cu o viteză de 30 m / s (108 km / h) este deja ~ 16 kW (~ 22 CP).