Ajoneuvon ilmanvastuskerroin

Aerodynaaminen vastuskerroin on mittaton arvo , joka on yhtä suuri kuin ajoneuvon etuvastusvoiman suhde nopeuskorkeuden ja ajoneuvon keskiosan tuloon . Yleensä merkitään seuraavasti : $F$ $K$ $S$ $C_{x}$

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

Nopeudella tai aerodynaamisella korkeudella on painemitta ( SI :ssä se mitataan pascaleina ) ja se määritellään seuraavasti:

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

missä on nopeus, m/s;

v

\rho

- ilman tiheys, kg/ m3 .

Etuosan aerodynaaminen vastus:

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

$C_{x}$ riippuu vain auton muodosta ja Reynoldsin numerosta , kun kaikki samankaltaisuuskriteerit ovat yhtäläiset , tässä tapauksessa Reynoldsin luku on olennainen, sama kaikille geometrisesti samanlaisille koreille niiden mitoista riippumatta. laajalla Reynoldsin lukujen alueella (Re), ~1000 - ~105 suunnilleen vakio. Alhaisella Re :llä se kasvaa johtuen virtauksen siirtymisestä laminaarivirtaukseen , autolla tämä Re vastaa useiden kymmenien senttimetrien nopeutta sekunnissa. Re>10 5 :ssä turbulenssi kehittyy täysin virtaviivaisen rungon etu- ja takapuolella ja vähenee. $C_{x}$ $C_{x}$ $C_{x}$

Mitä pienempi , sitä pienempi etuvastus auton liikkeelle ja sitä pienempi polttoaineenkulutus, kun kaikki muut asiat ovat samat. Nykyaikaisten massatuotettujen henkilöautojen osuus on 0,2-0,35. Kuorma- autoissa ja maastoautoissa massiivisen rungon vuoksi, joka on huonosti virtaviivaistettu ilmalla - jopa 0,5 tai enemmän. $C_{x}$ $C_{x}$

Jotkut valmistajat ilmoittavat auton tehokkaan vetoalueen teknisissä tiedoissaan : ${\displaystyle S_{eff))$

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

Tämä arvo on yhtä suuri kuin ohuen litteän levyn pinta-ala, joka on suunnattu kohtisuoraan vastaantulevaan virtaukseen nähden ja joka kokee saman vastusvoiman samalla nopeudella liikkuvan auton kanssa, koska ohut levy on lähellä 1:tä. Tehollinen pinta-ala ei riipu pelkästään muodon, mutta myös auton koon perusteella, tarkemmin sanottuna sen keskiosan alueelta. Nykyaikaisten massatuotantoajoneuvojen tehollinen pinta-ala vaihtelee henkilöautojen 0,5 m2 : stä katumaasturien ja kuorma-autojen 2 neliömetriin tai enemmän. $C_{x}$

Vastuskerroin määritetään kokeellisesti puhaltamalla automalleja tuulitunnelissa tai laskemalla tietokonesimulaatiolla .

Moottorin teho käytetty ilmanvastuksen voittamiseksi

Teho, joka kuluu kehon liikuttamiseen voimalla, on yhtä suuri kuin tämän voiman ja nopeuden tulo $F$ $v:$

P_{a}=F\cdot v.

Koska aerodynaaminen vastusvoima on verrannollinen nopeuden neliöön, se osa moottorin tehosta, joka menee ilmanvastuksen voittamiseksi, on verrannollinen nopeuden kuutioon, eli kaksinkertainen nopeuden lisäys vaatii kahdeksankertaista tehoa. voittaa vastus:

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

Esimerkki

Kesäpäivänä autossa (ilman tiheys ~ 1,2 kg / m 3 ), jonka tehollinen pinta-ala on 1 m 2 ja joka liikkuu nopeudella 10 m / s (36 km / h), moottori kuluttaa noin 600 W voittamaan ilmanvastuksen, ja liikkuessaan nopeudella 30 m / s (108 km / h) on jo ~ 16 kW (~ 22 hv).