Luftmotståndskoefficient för fordon

Den aerodynamiska luftmotståndskoefficienten är ett dimensionslöst värde lika med förhållandet mellan fordonets frontala motståndskraft och produkten av hastighetshuvudet och fordonets mittområde . Betecknas vanligtvis som : $F$ $F$ $S$ $C_{x}$

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

Hastighet, eller aerodynamiskt huvud, har dimensionen tryck (i SI mäts det i pascal ) och definieras som:

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

var är hastigheten, m/s;

v

\rho

- luftdensitet, kg/m 3 .

Frontala aerodynamiska motstånd:

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

$C_{x}$ beror bara på formen på bilen och Reynolds-numret , med likheten mellan alla likhetskriterier , i detta fall är Reynolds-numret väsentligt, detsamma för alla geometriskt lika karosser, oavsett deras specifika dimensioner. över ett brett spektrum av Reynolds-tal (Re), från ~1000 till ~10 5 ungefär konstant. Vid låg Re ökar den på grund av övergången av flödet runt till laminärt flöde , för en bil motsvarar denna Re en hastighet på flera tiotals centimeter per sekund. Vid Re>10 5 utvecklas turbulensen fullt ut både på fram- och baksidan av den strömlinjeformade kroppen och minskar. $C_{x}$ $C_{x}$ $C_{x}$

Ju mindre , desto lägre frontmotstånd mot bilens rörelse och desto lägre bränsleförbrukning, allt annat lika. av moderna masstillverkade personbilar ligger i intervallet från 0,2 till 0,35. I lastbilar och stadsjeepar , på grund av den massiva karossen dåligt strömlinjeformad med luft - upp till 0,5 eller mer. $C_{x}$ $C_{x}$

Vissa tillverkare listar bilens effektiva dragområde i sina specifikationer : ${\displaystyle S_{eff))$

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

Detta värde är lika med arean av en tunn platt platta orienterad vinkelrätt mot det mötande flödet och upplever en lika stor motståndskraft med en bil som rör sig med samma hastighet, eftersom den tunna plattan är nära 1. Den effektiva ytan beror inte bara på på formen, men också på storleken på bilen, mer exakt, från området för dess mittsektion. Den effektiva ytan för moderna masstillverkade fordon sträcker sig från 0,5 m 2 för personbilar till 2 eller fler kvadratmeter för stadsjeepar och lastbilar. $C_{x}$

Luftmotståndskoefficienten bestäms experimentellt genom att bilmodeller blåser i en vindtunnel eller genom beräkningar med datorsimulering .

Motorkraft förbrukad för att övervinna luftmotstånd

Den kraft som går åt för att förflytta en kropp med en kraft är lika med produkten av denna kraft och hastigheten $F$ $v:$

P_{a}=F\cdot v.

Eftersom den aerodynamiska motståndskraften är proportionell mot kvadraten av hastigheten, är den del av motoreffekten som går för att övervinna luftmotståndet proportionell mot kuben av hastigheten, dvs en dubbel ökning av hastigheten kräver en åttafaldig ökning av effekten för att övervinna motståndet:

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

Exempel

I en bil en sommardag (luftdensitet ~ 1,2 kg / m 3 ), med en effektiv yta på 1 m 2 , som rör sig med en hastighet av 10 m / s (36 km / h), spenderar motorn cirka 600 W för att övervinna luftmotstånd, och när man rör sig med en hastighet av 30 m / s (108 km / h) är redan ~ 16 kW (~ 22 hk).