FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Prema: T.D. Gillespie Pretpostavke Bernulijeve jednačine: • Nestišljiv fluid • Konzervacija energije ⇓ pDIN + pST = pTOT = const ρ⋅ v2 + p ST = p TOT = const 2 U udaljenoj zoni neporemećenog strujanja pST = patm, v = v∞ ρ - gustina vazduha Koliko je pTOT? Idealizovane pretpostavke → ne važe u stvarnosti! (fluid je stišljiv; nema konzervacije energije – postoje gubici) 2 ρ⋅ v ∞ + patm = p TOT 2 FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Analiza gradijenta pritiska pri strujanju fluida oko objekta, za pretpostavke Bernulijeve jednačine: Ovde pritisak mora biti pST < patm, kako bi se strujnice savile konveksno naniže (iznad vlada patm) Iznad područja se nalaze nedeformisane strujnice, gde je pST = patm; stoga u području mora biti pST > patm, kako bi se strujnice savile konkavno naviše v = v∞ ⇒ pST = patm OBLIK STRUJNICA RASPORED PRITISAKA FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Analiza gradijenta pritiska pri strujanju fluida oko objekta v>v∞ ⇒ pST<patm VAKUM v=v∞ ⇒ pST=patm v<v∞ ⇒ pST>patm NADPRITISAK v=0 ⇒ pST=pTOT ρ⋅ v2 + p ST = p TOT = const 2 SIMETRIČAN RASPORED PRITISAKA ⇒ Frez=0 ! BEZ OBZIRA NA OBLIK TELA! (“DALAMBEROV PARADOKS”) FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA U PRISUSTVU TRENJA SITUACIJA SE MENJA! Trenje ⇒ nema konzervacije energije ⇒ ne važi Bernulijeva jednačina Formiranje graničnog sloja: v(z)<v∞ – strujanje viskoznog fluida uz čvrsti objekat z Strujanje uz površinu Debljina graničnog sloja raste po x-osi Uniformno strujanje se približava površini objekta FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Porast debljine graničnog sloja ⇒ Promena profila brzina ⇒Odvajanje graničnog sloja PREDNJA STRANA: Povoljan gradijent pritiska (potiskuje fluid duž gr. sloja → sprečava porast δ) GORE I NAZAD: Nepovoljan gradijent pritiska Podstiče porast δ→ Odvajanje G.S. FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Odvajanje graničnog sloja ⇒potpritisak na zadnjoj strani, manifestacija: intenzivno vrtloženje Razlika u pritiscima (tj. razlika u veličinama površina izloženim pritisku) ⇒ rezultujuća sila otpora kretanja OTPOR OBLIKA Dodatni otpor: OTPOR TRENJA DVA UZROKA OTPORA VAZDUHA FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Šematski prikaz opstrujavanja vozila Dva uzroka pojave otpora vazduha: Razlika pritisaka ∼90% (otpor oblika) Trenje vazduha i vozila ∼10% Izvor: Mitschke FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Izvor: Walentowitz Razlika u veličinama površina izloženih pritisku FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Izvor: Race car aerodynamics FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila OSNOVI AERODINAMIKE DRUMSKIH VOZILA Raspodela pritisaka – primer FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila IZRAČUNAVANJE OTPORA VAZDUHA pDIN ρ ⋅ v2 = 2 ANAPRED > ANAZAD ⇒ F ∼ p⋅ΔA Uvodi se empirijski koeficijent cW: ρ ⋅ v2 FW = c W ⋅ A⋅ 2 - SILA OTPORA VAZDUHA cW – koeficijent OTPORA OBLIKA vozila (ali uzima u obzir i otpor trenja! – zbog eksperimentalnog načina određivanja) FW = 0,0473⋅cW⋅A⋅v2 za: ρ=1.225 kg/m3, w=60 %, t=15 oC FW(N), cW(-), A(m2), v(km/h) FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila IZRAČUNAVANJE OTPORA VAZDUHA ORIJENTACIONE VREDNOSTI Cw • Današnja putnička vozila ∼ 0,3 • Dostavna vozila ∼ 0,4 ÷ 0,6 (zatvorena ili otvprena karoserija?) • Kamioni ∼ 0,6 ÷ 1 (spojleri, različite forme tovarnog prostora) • Bicikli, motocikli ∼ 0,5 ÷ 0,9 (uticaj oklopa i položaja vozača) • Formula 1 ∼ 0,7 ÷ 1,1 (podešenost spojlera) FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila IZRAČUNAVANJE OTPORA VAZDUHA [www.aerowolf.de] FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila IZRAČUNAVANJE OTPORA VAZDUHA - REZIME F ∼ p⋅ΔA Odvajanje graničnog sloja → površina izložena dejstvu pritiska veća na prednjoj nego na zadnjoj strani vozila Otporu vazduha u manjoj meri doprinosi i trenje Karakter strujanja zavisi od oblika vozila ρ ⋅ v2 FW = c W ⋅ A⋅ 2 FW = 0,0473⋅cW⋅A⋅v2 → OSNOVNE JEDINICE FW(N), cW(-), A(m2), v(km/h) za: ρ=1.225 kg/m3, w=60 %, t=15 oC FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA cW • Eksperimentalno – vazdušni tunel • Modeliranjem – CFD Primer za CFD softver: STAR-CCM+ → FTN – Katedra za mehaniku fluida Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila FTN Novi Sad Katedra za motore i vozila ODREĐIVANJE KOEFICIJENTA cW Teorija kretanja drumskih vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila UTICAJ AERODINAMIČKIH SILA NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA FREZ Rezultujuća sila u opštem slučaju nije horizontalna! FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila UTICAJ AERODINAMIČKIH SILA NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA FW FREZ FZ r r r FREZ = FW + FZ FW – OTPOR VAZDUHA Fz – IZDIZANJE VOZILA (→smanjenje osovinskih opt.) FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila UTICAJ AERODINAMIČKIH SILA NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA PRISTUP PRI ANALIZI AERODINAMIČKIH DEJSTAVA: • REDUKCIJA SILA NA NOVE NAPADNE LINIJE (ekvivalentno dejstvo!) • UVOĐENJE EKSPERIMENTALNIH KOEFICIJENATA FW – sila otpora vazduha FL,P – sila izdizanja prednje osovine FL,Z – sila izdizanja zadnje osovine FL,P FW FL,Z FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila SILE IZDIZANJA - IZRAČUNAVANJE ρ⋅ v 2 FLP = c LP ⋅ A⋅ 2 – SILA IZDIZANJA PREDNJE OSOVINE ρ⋅ v 2 FLZ = c LZ ⋅ A⋅ 2 – SILA IZDIZANJA ZADNJE OSOVINE FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila UTICAJ AERODINAMIČKIH SILA NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA Alternativno: FW – sila otpora vazduha FL – sila izdizanja koja deluje u težištu MW – moment oko poprečne ose FL T MW FW FTN Novi Sad Teorija kretanja drumskih vozila Katedra za motore i vozila Osnovi aerodinamike drumskih vozila UTICAJ AERODINAMIČKIH SILA NA OSOVINSKA OPTEREĆENJA Česta greška u literaturi! FW hT Greška je u zanemarivanju vertikalne komponente rezultujuće sile otpora vazduha!
© Copyright 2024 Paperzz
