खींचें (वायुगतिकी)। वायु प्रतिरोध बल

हम हवा से घिरे रहने के इतने आदी हो गए हैं कि अक्सर इस पर ध्यान ही नहीं देते। हम यहां बात कर रहे हैं, सबसे पहले, लागू तकनीकी समस्याओं के बारे में, जिन्हें हल करते समय सबसे पहले कोई भूल जाता है कि कोई ताकत है वायु प्रतिरोध.

वह लगभग किसी भी कार्य में स्वयं को स्वयं की याद दिलाती है। भले ही हम कार चलाते हों, भले ही हम हवाई जहाज से उड़ते हों, भले ही हम सिर्फ पत्थर फेंकते हों। तो आइए उदाहरण के तौर पर सरल मामलों का उपयोग करके यह समझने की कोशिश करें कि वायु प्रतिरोध का बल क्या है।

क्या आपने कभी सोचा है कि कारों का आकार इतना सुव्यवस्थित और चिकनी सतह क्यों होती है? लेकिन वास्तव में सब कुछ बहुत स्पष्ट है। वायु प्रतिरोध के बल में दो मात्राएँ होती हैं - शरीर की सतह का घर्षण प्रतिरोध और शरीर के आकार का प्रतिरोध। कारों और किसी अन्य के निर्माण में बाहरी हिस्सों पर अनियमितताओं और खुरदरेपन को कम करने और कम करने के लिए वाहनों.

ऐसा करने के लिए, उन्हें प्राइम किया जाता है, पेंट किया जाता है, पॉलिश किया जाता है और वार्निश किया जाता है। भागों के इस तरह के प्रसंस्करण से यह तथ्य सामने आता है कि कार पर अभिनय करने वाला वायु प्रतिरोध कम हो जाता है, कार की गति बढ़ जाती है और गाड़ी चलाते समय ईंधन की खपत कम हो जाती है। प्रतिरोध बल की उपस्थिति को इस तथ्य से समझाया जाता है कि जब एक कार चलती है, तो हवा संपीड़ित होती है और उसके सामने एक स्थानीय क्षेत्र बनता है। उच्च रक्तचाप, और इसके पीछे, तदनुसार, विरलन का एक क्षेत्र।

यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि वाहन की बढ़ी हुई गति पर, प्रतिरोध में मुख्य योगदान कार के आकार द्वारा किया जाता है। प्रतिरोध बल, जिसके लिए गणना सूत्र नीचे दिया गया है, उन कारकों को निर्धारित करता है जिन पर यह निर्भर करता है।

प्रतिरोध बल = Cx*S*V2*r/2

जहां S मशीन का अग्र प्रक्षेपण क्षेत्र है;

सीएक्स - गुणांक को ध्यान में रखते हुए ;

जैसा कि ऊपर से देखना आसान है, प्रतिरोध कार के द्रव्यमान पर निर्भर नहीं करता है। मुख्य योगदान दो घटकों से आता है - गति का वर्ग और कार का आकार। वे। जब गति दोगुनी हो जाएगी तो प्रतिरोध चौगुना हो जाएगा। खैर, कार के क्रॉस सेक्शन का काफी प्रभाव पड़ता है। कार जितनी अधिक सुव्यवस्थित होगी, वायु प्रतिरोध उतना ही कम होगा।

और सूत्र में एक और पैरामीटर है जिस पर ध्यान देने की आवश्यकता है - वायु घनत्व। लेकिन हवाई जहाज़ की उड़ानों के दौरान इसका प्रभाव पहले से ही अधिक ध्यान देने योग्य है। जैसा कि आप जानते हैं, ऊंचाई बढ़ने के साथ हवा का घनत्व कम हो जाता है। इसका मतलब यह है कि इसके प्रतिरोध का बल तदनुसार कम हो जाएगा। हालाँकि, एक हवाई जहाज के लिए, वही कारक प्रदान किए गए प्रतिरोध की मात्रा को प्रभावित करते रहेंगे - गति और आकार।

शूटिंग सटीकता पर हवा के प्रभाव का अध्ययन करने का इतिहास भी कम दिलचस्प नहीं है। इस प्रकृति का कार्य बहुत समय पहले किया गया था; उनका पहला विवरण 1742 का है। में प्रयोग किये गये विभिन्न देश, साथ विभिन्न आकारगोलियाँ और गोले. शोध के परिणामस्वरूप, गोली का इष्टतम आकार और उसके सिर और पूंछ का अनुपात निर्धारित किया गया, और उड़ान में गोली के व्यवहार की बैलिस्टिक तालिकाएँ विकसित की गईं।

इसके बाद, गोली की उड़ान की गति पर उसकी निर्भरता पर अध्ययन किया गया, गोली के आकार पर काम करना जारी रहा और एक विशेष गणितीय उपकरण विकसित और बनाया गया - बैलिस्टिक गुणांक। यह गोली पर कार्य करने वाले वायुगतिकीय ड्रैग बलों के अनुपात को दर्शाता है।

लेख चर्चा करता है कि वायु प्रतिरोध का बल क्या है और एक सूत्र देता है जो आपको प्रभाव की भयावहता और डिग्री निर्धारित करने की अनुमति देता है कई कारकप्रतिरोध के परिमाण पर प्रौद्योगिकी के विभिन्न क्षेत्रों में इसके प्रभाव पर विचार किया जाता है।

वायु प्रतिरोध के सभी घटकों को विश्लेषणात्मक रूप से निर्धारित करना कठिन है। इसलिए, व्यवहार में एक अनुभवजन्य सूत्र का उपयोग किया गया है, जिसमें वास्तविक कार की गति की विशेषता की सीमा के लिए निम्नलिखित रूप हैं:

कहाँ साथ एक्स - आयामहीन वायु प्रवाह गुणांक, शरीर के आकार पर निर्भर करता है; ρ इन - वायु घनत्व ρ इन = 1.202…1.225 किग्रा/मीटर 3; ए- कार का मध्य भाग क्षेत्र (अनुप्रस्थ प्रक्षेपण क्षेत्र), एम2; वी- वाहन की गति, मी/से.

साहित्य में पाया जाता है वायु प्रतिरोध गुणांक के वी :

एफ वी = के वी एवी 2 , कहाँ के वी =सी एक्स ρ वी /2 , - वायु प्रतिरोध गुणांक, एनएस 2 /एम 4।

…और सुव्यवस्थित कारकक्यू वी : क्यू वी = के वी · एक।

यदि इसके बजाय साथ एक्सविकल्प साथ जेड, तो हमें वायुगतिकीय लिफ्ट बल प्राप्त होता है।

कार के लिए मध्य भाग क्षेत्र:

ए=0.9 बी अधिकतम · एन,

कहाँ मेंअधिकतम - अधिकतम वाहन ट्रैक, मी; एन- वाहन की ऊंचाई, मी.

मेटासेंटर पर बल लगाया जाता है और क्षण बनाए जाते हैं।

हवा को ध्यान में रखते हुए वायु प्रवाह प्रतिरोध गति:

, जहां β कार की गति की दिशा और हवा के बीच का कोण है।

साथ एक्स कुछ कारें

वीएजेड 2101…07			ओपल एस्ट्रा सेडान
वीएजेड 2108…15
			लैंड रोवर फ्री लैंडर
वीएजेड 2102…04
वीएजेड 2121…214
			ट्रक
			ट्रेलर के साथ ट्रक

1. प्रतिरोध बल उठाना

एफ एन = जी ए पाप α.

सड़क अभ्यास में, ढलान के परिमाण का अनुमान आमतौर पर सड़क की सतह के उत्थान के परिमाण से लगाया जाता है, जो सड़क के क्षैतिज प्रक्षेपण के परिमाण से संबंधित होता है, अर्थात। कोण की स्पर्शरेखा, और निरूपित करें मैं, परिणामी मान को प्रतिशत के रूप में व्यक्त करना। यदि ढलान अपेक्षाकृत छोटा है, तो इसका उपयोग न करने की अनुमति है पापα., और मान मैं सापेक्ष रूप में. बड़े ढलान मानों के लिए, बदलें पापα स्पर्शरेखा मान से ( मैं/100) गवारा नहीं।

1. त्वरण प्रतिरोध बल

कार को तेज करते समय, कार का आगे बढ़ने वाला द्रव्यमान तेज हो जाता है और घूमने वाला द्रव्यमान तेज हो जाता है, जिससे त्वरण का प्रतिरोध बढ़ जाता है। इस वृद्धि को गणना में ध्यान में रखा जा सकता है यदि हम मानते हैं कि कार का द्रव्यमान अनुवादात्मक रूप से बढ़ रहा है, लेकिन एक निश्चित समतुल्य द्रव्यमान का उपयोग करें एमउह, कुछ हद तक बड़ा एमए (शास्त्रीय यांत्रिकी में इसे कोएनिग समीकरण द्वारा व्यक्त किया जाता है)

हम एन.ई. की विधि का उपयोग करते हैं। ज़ुकोवस्की ने अनुवादित रूप से गतिमान समतुल्य द्रव्यमान की गतिज ऊर्जा को ऊर्जाओं के योग के बराबर बताया:

,

कहाँ जे डी- इंजन फ्लाईव्हील और संबंधित भागों की जड़ता का क्षण, एन एस 2 मीटर (किलो मीटर 2); ω डी- इंजन की कोणीय गति, रेड/एस; जे को– एक पहिये की जड़ता का क्षण.

चूँकि ω k = वी ए / आर के , ω डी = वी ए · मैं केपी · मैं हे / आर के , आर के = आर के 0 ,

तो हम पाते हैं
.

निष्क्रियता के पलजेवाहन पारेषण इकाइयाँ, किग्रा मी 2

ऑटोमोबाइल	क्रैंकशाफ्ट के साथ फ्लाईव्हील जे डी	चालित पहिये (ब्रेक ड्रम के साथ 2 पहिये), जे k1	ड्राइव पहिये (ब्रेक ड्रम और एक्सल शाफ्ट के साथ 2 पहिये) जे k2

आइए एक प्रतिस्थापन करें: एम उह = एम ए · δ,

यदि वाहन पूरी तरह भरा नहीं है:
.

यदि कार किनारे पर है: δ = 1 + δ 2

वाहन त्वरण के प्रतिरोध का बल (जड़ता): एफ और = एम उह · ए ए = δ · एम ए · ए ए .

पहले सन्निकटन के रूप में, हम ले सकते हैं: δ = 1,04+0,04 मैं केपी 2

पारस्परिक गुरुत्वाकर्षण बल की अभिव्यक्तियों में से एक गुरुत्वाकर्षण है, अर्थात। पृथ्वी की ओर पिंडों का आकर्षण बल। यदि किसी पिंड पर केवल गुरुत्वाकर्षण बल कार्य करता है, तो वह मुक्त रूप से गिरता है। नतीजतन, आराम की स्थिति से शुरू होकर, गुरुत्वाकर्षण के प्रभाव में वायुहीन अंतरिक्ष में पिंडों का पृथ्वी की ओर गिरना मुक्त गिरावट है।

इस घटना का अध्ययन सबसे पहले गैलीलियो ने किया था, लेकिन इसकी कमी के कारण वायु पंपवह वायुहीन अंतरिक्ष में प्रयोग नहीं कर सकते थे, इसलिए गैलीलियो ने हवा में प्रयोग किए। हवा में पिंडों के हिलने पर सामने आने वाली सभी माध्यमिक घटनाओं को खारिज करते हुए, गैलीलियो ने पिंडों के मुक्त रूप से गिरने के नियमों की खोज की। (1590)

• पहला कानून. मुक्त पतन एक सीधीरेखीय समान रूप से त्वरित गति है।
• दूसरा कानून. पृथ्वी पर किसी स्थान पर गुरुत्वाकर्षण का त्वरण सभी पिंडों के लिए समान है; इसका औसत मान 9.8 m/s है।

मुक्त गिरावट की गतिक विशेषताओं के बीच संबंध समान रूप से त्वरित गति के सूत्रों से प्राप्त किए जाते हैं, यदि इन सूत्रों में हम a = g डालते हैं। v0 = 0 पर V = gt, H = gt2\2, v = √2gH.

व्यवहार में, हवा हमेशा गिरती हुई वस्तु की गति का विरोध करती है, और किसी दिए गए वस्तु के लिए, गिरने की गति जितनी अधिक होगी, हवा का प्रतिरोध उतना ही अधिक होगा। नतीजतन, जैसे-जैसे गिरने की गति बढ़ती है, वायु प्रतिरोध बढ़ता है, शरीर का त्वरण कम हो जाता है, और जब वायु प्रतिरोध गुरुत्वाकर्षण बल के बराबर हो जाता है, तो स्वतंत्र रूप से गिरने वाले शरीर का त्वरण शून्य हो जाता है। भविष्य में शरीर की गति एक समान गति होगी।

शरीरों की वास्तविक गति पृथ्वी का वातावरणद्वारा होता है बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र, वायु प्रतिरोध के कारण परवलयिक से काफी भिन्न। उदाहरण के लिए, यदि आप क्षितिज से α = 45° के कोण पर 830 मीटर/सेकेंड की गति से राइफल से गोली चलाते हैं और ट्रेसर बुलेट के वास्तविक प्रक्षेपवक्र और उसके प्रभाव के स्थान को रिकॉर्ड करने के लिए मूवी कैमरे का उपयोग करते हैं, तब उड़ान सीमा लगभग 3.5 किमी होगी। और यदि आप सूत्र का उपयोग करके इसकी गणना करते हैं, तो यह 68.9 किमी होगा। अंतर बहुत बड़ा है!

वायु प्रतिरोध चार कारकों पर निर्भर करता है: 1) गतिमान वस्तु का आकार। एक बड़ी वस्तु को स्पष्ट रूप से एक छोटी वस्तु की तुलना में अधिक प्रतिरोध प्राप्त होगा। 2) गतिशील पिंड का आकार। साधारण प्लेट निश्चित क्षेत्रएक ही हवा के लिए समान क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र वाले सुव्यवस्थित शरीर (बूंद के आकार) की तुलना में बहुत अधिक हवा प्रतिरोध प्रदान करेगा, वास्तव में 25 गुना अधिक! गोल वस्तु बीच में कहीं है. (यही कारण है कि जब भी संभव हो सभी कारों, हवाई जहाज और पैराग्लाइडर के शरीर को गोल या अश्रु-आकार का बनाया जाता है: यह वायु प्रतिरोध को कम करता है और आपको इंजन पर कम प्रयास के साथ तेजी से आगे बढ़ने की अनुमति देता है, और इसलिए कम ईंधन)। 3) वायु घनत्व। हम पहले से ही जानते हैं कि समुद्र तल पर एक घन मीटर का वजन लगभग 1.3 किलोग्राम होता है, और आप जितना ऊपर जाते हैं, हवा उतनी ही कम घनी होती जाती है। केवल बहुत अधिक ऊंचाई से उड़ान भरने पर यह अंतर कुछ व्यावहारिक भूमिका निभा सकता है। 4) गति. अब तक विचार किए गए तीन कारकों में से प्रत्येक एयर ड्रैग में आनुपातिक योगदान देता है: यदि आप उनमें से एक को दोगुना करते हैं, तो ड्रैग भी दोगुना हो जाता है; यदि आप किसी एक को आधा कर देते हैं, तो प्रतिरोध आधा हो जाता है।

वायु प्रतिरोध वायु के आधे घनत्व को ड्रैग गुणांक से गुणा किए गए अनुभागीय क्षेत्र से गुणा करने और वेग के वर्ग से गुणा करने के बराबर है।

आइए निम्नलिखित प्रतीकों का परिचय दें: डी - वायु प्रतिरोध; पी - वायु घनत्व; ए - क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र; सीडी - प्रतिरोध गुणांक; υ - वायु की गति।

अब हमारे पास है: D = 1/2 x р x cd x A x υ 2

जब कोई शरीर गिर जाता है वास्तविक स्थितियाँपिंड का त्वरण गुरुत्वाकर्षण के त्वरण के बराबर नहीं होगा। इस मामले में, न्यूटन का दूसरा नियम ma = mg - Fconsist -Farch का रूप लेगा

फरख. =ρqV , चूंकि वायु का घनत्व कम है, इसलिए इसे उपेक्षित किया जा सकता है, फिर ma = mg – ηυ

आइए इस अभिव्यक्ति का विश्लेषण करें। यह ज्ञात है कि हवा में घूम रहे किसी पिंड पर कर्षण बल कार्य करता है। यह लगभग स्पष्ट है कि यह बल गति की गति और शरीर के आकार पर निर्भर करता है, उदाहरण के लिए, क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र एस, और यह निर्भरता "जितना बड़ा υ और एस, उतना बड़ा एफ" प्रकार की होती है। आप आयामों (माप की इकाइयों) के आधार पर इस निर्भरता के प्रकार को भी स्पष्ट कर सकते हैं। दरअसल, बल को न्यूटन ([F] = N), और N = kg m/s2 में मापा जाता है। यह देखा जा सकता है कि दूसरा वर्ग हर में शामिल है। यहां से यह तुरंत स्पष्ट है कि बल शरीर की गति ([υ2] = m2/s2) और घनत्व ([ρ] = kg/m3) के वर्ग के समानुपाती होना चाहिए - बेशक, वह माध्यम जिसमें शरीर चलता है . इसलिए,

और इस बात पर जोर देने के लिए कि यह बल वेग वेक्टर के विरुद्ध निर्देशित है।

हम पहले ही बहुत कुछ सीख चुके हैं, लेकिन यही सब कुछ नहीं है। निश्चित रूप से ड्रैग फोर्स (वायुगतिकीय बल) शरीर के आकार पर भी निर्भर करता है - यह कोई संयोग नहीं है विमान"अच्छी तरह से सुव्यवस्थित" बनाये गये हैं। इस अपेक्षित निर्भरता को ध्यान में रखने के लिए, ऊपर प्राप्त संबंध (आनुपातिकता) में एक आयाम रहित कारक पेश करना संभव है, जो इस संबंध के दोनों हिस्सों में आयामों की समानता का उल्लंघन नहीं करेगा, बल्कि इसे समानता में बदल देगा:

आइए कल्पना करें कि एक गेंद हवा में घूम रही है, उदाहरण के लिए, एक गोली क्षैतिज रूप से उड़ रही है प्रारंभिक गति- यदि कोई वायु प्रतिरोध नहीं होता, तो x समय की दूरी पर गोली लंबवत रूप से नीचे की ओर गति करती। लेकिन ड्रैग फोर्स (वेग वेक्टर के विरुद्ध निर्देशित) की कार्रवाई के कारण, ऊर्ध्वाधर विमान x पर गोली की उड़ान का समय t0 से अधिक होगा। परिणामस्वरूप, गुरुत्वाकर्षण बल गोली पर अधिक समय तक कार्य करेगा, जिससे यह y0 से नीचे गिर जाएगी।

और सामान्य तौर पर, गोली एक अलग वक्र के साथ चलेगी, जो अब परवलय नहीं है (इसे बैलिस्टिक प्रक्षेपवक्र कहा जाता है)।

वायुमंडल की उपस्थिति में, गिरते हुए पिंड, गुरुत्वाकर्षण के अलावा, हवा के साथ चिपचिपे घर्षण की शक्तियों से प्रभावित होते हैं। एक मोटे अनुमान के अनुसार, कम गति पर, चिपचिपा घर्षण बल को गति की गति के समानुपाती माना जा सकता है। इस स्थिति में, पिंड की गति के समीकरण (न्यूटन का दूसरा नियम) का रूप ma = mg – η υ है

कम गति से चलने वाले गोलाकार पिंडों पर लगने वाला चिपचिपा घर्षण बल उनके क्रॉस-अनुभागीय क्षेत्र के लगभग आनुपातिक होता है, अर्थात। वर्गाकार पिंड त्रिज्या: F = -η υ= - स्थिरांक R2 υ

स्थिर घनत्व वाले गोलाकार पिंड का द्रव्यमान उसके आयतन के समानुपाती होता है, अर्थात। त्रिज्या का घन m = ρ V = ρ 4/3π R3

समीकरण ओए अक्ष की नीचे की दिशा को ध्यान में रखते हुए लिखा गया है, जहां η वायु प्रतिरोध गुणांक है। यह मान पर्यावरण की स्थिति और शरीर के मापदंडों (शरीर का वजन, आकार और आकृति) पर निर्भर करता है। एक गोलाकार पिंड के लिए, स्टोक्स सूत्र के अनुसार η =6(m(r जहां m पिंड का द्रव्यमान है, r पिंड की त्रिज्या है, (वायु श्यानता गुणांक है।

उदाहरण के लिए, गेंदों के गिरने पर विचार करें विभिन्न सामग्रियां. आइए एक ही व्यास की दो गेंदें लें, प्लास्टिक और लोहे की। आइए स्पष्टता के लिए मान लें कि लोहे का घनत्व प्लास्टिक के घनत्व से 10 गुना अधिक है, इसलिए लोहे की गेंद का द्रव्यमान 10 गुना अधिक होगा, और तदनुसार इसकी जड़ता 10 गुना अधिक होगी, अर्थात। उसी बल के तहत यह 10 गुना धीमी गति से गति करेगा।

निर्वात में, केवल गुरुत्वाकर्षण बल गेंदों पर कार्य करता है, लोहे पर यह प्लास्टिक की तुलना में 10 गुना अधिक होता है, तदनुसार वे समान त्वरण के साथ गति करेंगे (10 गुना अधिक गुरुत्वाकर्षण 10 गुना अधिक जड़ता के लिए क्षतिपूर्ति करता है) लोहे की गेंद). समान त्वरण के साथ, दोनों गेंदें एक ही समय में समान दूरी तय करेंगी, अर्थात। दूसरे शब्दों में, वे एक साथ गिरेंगे।

हवा में: वायुगतिकीय खिंचाव का बल और आर्किमिडीयन बल को गुरुत्वाकर्षण की क्रिया में जोड़ा जाता है। ये दोनों बल गुरुत्वाकर्षण की क्रिया के विरुद्ध ऊपर की ओर निर्देशित होते हैं, और दोनों केवल गेंदों के आकार और गति (उनके द्रव्यमान पर निर्भर नहीं) और पर निर्भर करते हैं। समान गतिदोनों गेंदों के लिए चालें समान हैं।

को। लोहे की गेंद पर कार्य करने वाले तीन बलों का परिणाम अब लकड़ी के समान परिणाम से 10 गुना अधिक नहीं होगा, बल्कि 10 से अधिक होगा, और लोहे की गेंद की जड़ता लकड़ी की गेंद की जड़ता से अधिक रहेगी। समान 10 बार तदनुसार, लोहे की गेंद का त्वरण प्लास्टिक की तुलना में अधिक होगा, और वह पहले गिर जाएगी।

1. वाहन की गति वायु कणों की गति से जुड़ी होती है, जो इंजन की शक्ति का कुछ हिस्सा खपत करती है। इन लागतों में निम्नलिखित घटक शामिल हैं:

2. खींचें, जो चलती कार के आगे और पीछे दबाव में अंतर (55-60% वायु प्रतिरोध) के कारण दिखाई देती है।

3. उभरे हुए हिस्सों - रियर व्यू मिरर, आदि द्वारा निर्मित प्रतिरोध। (12-18%).

4. प्रतिरोध जो तब होता है जब हवा रेडिएटर और इंजन डिब्बे से होकर गुजरती है।

5. हवा की परतों के विरुद्ध निकटवर्ती सतहों के घर्षण के कारण प्रतिरोध (10% तक)।

6. कार के ऊपर और नीचे के बीच दबाव अंतर (5-8%) के कारण प्रतिरोध।

वायु प्रतिरोध की गणना को सरल बनाने के लिए, हम कार की पूरी सतह पर वितरित प्रतिरोध को एक बिंदु पर लगाए गए वायु प्रतिरोध के बल से प्रतिस्थापित करते हैं, जिसे कहा जाता है पाल का केंद्रकार।

अनुभव से पता चला है कि वायु प्रतिरोध का बल निम्नलिखित कारकों पर निर्भर करता है:

कार की गति पर, और यह निर्भरता प्रकृति में द्विघात है;

कार के सामने वाले हिस्से से एफ;

सुव्यवस्थित गुणांक से स्वजन, जो संख्यात्मक रूप से है बल के बराबरएक द्वारा निर्मित वायु प्रतिरोध वर्ग मीटरवाहन का ललाट क्षेत्र जब वह 1 मीटर/सेकेंड की गति से चलता है।

फिर प्रतिरोध बल वायु पर्यावरण.

निर्धारण करते समय एफअनुमानित प्रतिरोध क्षेत्र निर्धारित करने के लिए अनुभवजन्य सूत्रों का उपयोग करें। ट्रकों के लिए एफआम तौर पर: एफ=एच×बी(ऊंचाई और चौड़ाई का गुणनफल), बसों के लिए समान। यात्री कारों के लिए स्वीकृत एफ=0.8एच×बी. ऐसे अन्य सूत्र हैं जो वाहन ट्रैक, वाहन की ऊंचाई बदलने की संभावना आदि को ध्यान में रखते हैं। K ×F मेंबुलाया सुव्यवस्थित करने वाला कारकऔर निरूपित करें डब्ल्यू.

स्ट्रीमलाइनिंग गुणांक को निर्धारित करने के लिए, विशेष उपकरणों या कोस्टिंग विधि का उपयोग किया जाता है, जिसमें विभिन्न प्रारंभिक गति पर चलते समय फ्री-रोलिंग वाहन के पथ में परिवर्तन का निर्धारण करना शामिल होता है। जब कोई कार वायु प्रवाह में चलती है, तो वायु प्रतिरोध का बल आर इनवाहन की धुरी के साथ घटकों में विघटित होना संभव है। इस मामले में, बलों के अनुमानों को निर्धारित करने के सूत्र केवल उन गुणांकों में भिन्न होते हैं जो अक्षों के साथ बल के वितरण को ध्यान में रखते हैं। सुव्यवस्थित गुणांक अभिव्यक्ति से निर्धारित किया जा सकता है:

जहां C यह गुणांक पवन सुरंग में फूंक मारकर प्राप्त किया जाता है, ;

आर - वायु घनत्व, GOST के अनुसार शून्य पर आर = 1.225 किग्रा/मीटर 3।

हम पाते हैं .

उत्पाद वेग दबाव के बराबर का प्रतिनिधित्व करता है गतिज ऊर्जाहवा का घन मीटर हवा के सापेक्ष कार की गति से चल रहा है।

गुणक स्वजनआयाम है.

बीच में स्वजनऔर सी एक्सएक निर्भरता है: के =0.61С एक्स में.

किसी वाहन पर एक ट्रेलर खींचने की शक्ति को औसतन 25% तक बढ़ा देता है।

वायु प्रतिरोध बल का गठन. चित्र में. 78 और 81 एक यात्री कार और ट्रक की आवाजाही के दौरान उत्पन्न वायु प्रवाह को दर्शाते हैं। वायु प्रतिरोध बल पी डब्ल्यूइसमें कई घटक होते हैं, जिनमें से मुख्य है ड्रैग फोर्स। उत्तरार्द्ध इस तथ्य के कारण उत्पन्न होता है कि जब एक कार चलती है (चित्र 78 देखें), ए उच्च्दाबाव +एआरहवा, और पीछे - कम -एआर(की तुलना में वायु - दाब). कार के सामने हवा का दबाव आगे बढ़ने में प्रतिरोध पैदा करता है, और कार के पीछे हवा का विरलन एक बल पैदा करता है जो कार को पीछे की ओर ले जाता है। इसलिए से अधिक अंतरकार के आगे और पीछे दबाव, अधिक ताकतखींचें, और दबाव का अंतर, बदले में, कार के आकार, आकार और उसकी गति पर निर्भर करता है।

चावल। 78.

चावल। 79.

चित्र में. 79 शरीर के आकार के आधार पर ड्रैग के मान (पारंपरिक इकाइयों में) दिखाता है। यह चित्र एक सुव्यवस्थित अग्रभाग के साथ दिखाता है खींचनाहवा 60% कम हो जाती है, और पीछे के हिस्से को सुव्यवस्थित करने पर - केवल 15%। यह इंगित करता है कि कार के सामने बने वायु दबाव का कार के पीछे के वैक्यूम की तुलना में हवा के खींचें बल के निर्माण पर अधिक प्रभाव पड़ता है। कार के पिछले हिस्से की सुव्यवस्थितता का अंदाजा पिछली खिड़की से लगाया जा सकता है - अच्छे वायुगतिकीय आकार के साथ ऐसा नहीं होगा

यह गंदा दिखता है, और यदि हवा का प्रवाह खराब है, तो पीछे की खिड़की धूल सोख लेती है।

वायु प्रतिरोध बलों के समग्र संतुलन में, ड्रैग बल लगभग 60% है। अन्य घटकों में शामिल हैं: रेडिएटर और इंजन डिब्बे के माध्यम से हवा के पारित होने से उत्पन्न प्रतिरोध; उभरी हुई सतहों द्वारा निर्मित प्रतिरोध; सतह पर वायु घर्षण प्रतिरोध और अन्य अतिरिक्त प्रतिरोध। इन सभी घटकों के मान एक ही क्रम के हैं।

कुल वायु प्रतिरोध बल पी डब्ल्यूविंडेज के केंद्र में केंद्रित है, जो केंद्र है सबसे बड़ा क्षेत्रगति की दिशा के लंबवत समतल में किसी पिंड के खंड। सामान्य तौर पर, पाल का केंद्र कार के द्रव्यमान के केंद्र से मेल नहीं खाता है।

हवा का खिंचाव बल शरीर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र और वायु वेग दबाव का उत्पाद है, जो आकार की सुव्यवस्थितता को ध्यान में रखता है:

कहाँ सी एक्स - आयाम रहित ड्रैग गुणांक (वायुगतिकीय) प्रतिरोध,सुव्यवस्थित करने को ध्यान में रखते हुए; /'-ललाट क्षेत्र या ललाट प्रक्षेपण क्षेत्र, एम2; क्यू= 0.5पी बी वी ए 2 - वायु वेग दबाव, एन/एम 2। जैसा कि आयाम से देखा जा सकता है, वायु वेग दबाव प्रति इकाई क्षेत्र पर कार्य करने वाला एक विशिष्ट बल है।

वेग दबाव के लिए अभिव्यक्ति को सूत्र (114) में प्रतिस्थापित करने पर, हम प्राप्त करते हैं

जहाँ v कार की गति है; आर इन - वायु घनत्व, किग्रा/मीटर 3।

ललाट चौक

जहां a क्षेत्र भरण कारक है; यात्री कारों के लिए a = 0.78...0.80 और ट्रकों के लिए a = 0.75...0.90; एच ए , वी ए - उच्चतम मूल्यक्रमशः कार की चौड़ाई और ऊंचाई।

वायु खींचने के बल की गणना भी सूत्र का उपयोग करके की जाती है

कहाँ किलोवाट = 0.5c x p - वायु प्रतिरोध गुणांक,वायु घनत्व का आयाम - kg/m 3 या N s 2 /m 4 होना। समुद्र तल पर, जहाँ वायु घनत्व p = 1.225 किग्रा/घन मीटर है, किलोवाट = 0,61 सी एक्स,किग्रा/एम3.

गुणांकों का भौतिक अर्थ के डब्ल्यूऔर सी एक्सबात यह है कि वे कार के सुव्यवस्थित गुणों की विशेषता बताते हैं।

कार का वायुगतिकीय परीक्षण। कार की वायुगतिकीय विशेषताओं का अध्ययन एक पवन सुरंग में किया जाता है, जिनमें से एक मोटर वाहनों के परीक्षण और विकास के लिए रूसी अनुसंधान केंद्र में बनाया गया था। आइए इस केंद्र में विकसित पवन सुरंग में कार के परीक्षण की विधि पर विचार करें।

चित्र में. 80 समन्वय अक्षों की प्रणाली और कुल वायुगतिकीय बल के घटकों की कार्रवाई की दिशा को दर्शाता है। परीक्षण के दौरान, निम्नलिखित बल और क्षण निर्धारित किए जाते हैं: ललाट वायुगतिकीय ड्रैग बल आर एक्स,पार्श्विक प्रभाव आर,उठाना पी वीरोल पल एम एक्स,उलटने वाला क्षण मेरा,निर्णायक क्षण एम वि

चावल। 80.

परीक्षण के दौरान, वाहन को छह-घटक वायुगतिकीय तराजू पर लगाया जाता है और प्लेटफ़ॉर्म पर सुरक्षित किया जाता है (चित्र 80 देखें)। वाहन को तदनुसार ईंधन भरना, सुसज्जित करना और लोड करना होगा तकनीकी दस्तावेज़ीकरण. टायरों में हवा का दबाव फ़ैक्टरी संचालन निर्देशों के अनुरूप होना चाहिए। परीक्षणों को स्वचालित मानक वजन परीक्षणों के कार्यक्रम के अनुसार कंप्यूटर द्वारा नियंत्रित किया जाता है। परीक्षण के दौरान, एक विशेष पंखा 5 मीटर/सेकेंड के अंतराल के साथ 10 से 50 मीटर/सेकेंड की गति से चलते हुए वायु प्रवाह बनाता है। अनुदैर्ध्य अक्ष के सापेक्ष वाहन पर वायु प्रवाह के विभिन्न कोण बनाए जा सकते हैं। चित्र में दिखाए गए बलों और क्षणों के मान। 80 और 81, कंप्यूटर को पंजीकृत और संसाधित करता है।

परीक्षण के दौरान गति (गतिशील) वायु दबाव भी मापा जाता है। क्यू।माप परिणामों के आधार पर, कंप्यूटर ऊपर सूचीबद्ध बलों और क्षणों के गुणांक की गणना करता है, जिससे हम ड्रैग गुणांक की गणना के लिए सूत्र प्रस्तुत करते हैं:

कहाँ क्यू-गतिशील दबाव; एफ-अग्रभाग.

अन्य गुणांक ( साथहाँ, सी वी एस टीएक्स, एस टीयू, सी एमजेड)अंश में संबंधित मान के प्रतिस्थापन के साथ इसी तरह गणना की जाती है।

काम कहा जाता है वायुगतिकीय ड्रैग कारकया सुव्यवस्थित करने वाला कारक.

वायु प्रतिरोध गुणांक मान के डब्ल्यूऔर सी एक्सकारों के लिए अलग - अलग प्रकारनीचे दिए गए हैं.

वायु प्रतिरोध को कम करने के उपाय. खिंचाव को कम करने के लिए, कार या सड़क ट्रेन के वायुगतिकीय गुणों में सुधार किया जाता है: यात्री कारों में शरीर का आकार बदल दिया जाता है (ज्यादातर), और ट्रकों में वे फेयरिंग, एक शामियाना और एक ढलान वाली विंडशील्ड का उपयोग करते हैं।

एंटीना, दर्पण उपस्थिति, छत के रैक, अतिरिक्त हेडलाइट्स और अन्य उभरे हुए हिस्से या खुली खिड़कियां वायु प्रतिरोध को बढ़ाती हैं।

सड़क ट्रेन का वायु प्रतिरोध बल न केवल व्यक्तिगत लिंक के आकार पर निर्भर करता है, बल्कि लिंक के चारों ओर बहने वाले वायु प्रवाह की परस्पर क्रिया पर भी निर्भर करता है (चित्र 81)। उनके बीच के अंतराल में, अतिरिक्त अशांति बनती है, जिससे सड़क ट्रेन की गति के लिए कुल वायु प्रतिरोध बढ़ जाता है। राजमार्गों पर चलने वाली मुख्य सड़क ट्रेनों के लिए उच्च गति, वायु प्रतिरोध पर काबू पाने के लिए ऊर्जा की खपत कार इंजन की शक्ति के 50% तक पहुंच सकती है। इसे कम करने के लिए सड़क ट्रेनों पर डिफ्लेक्टर, स्टेबलाइजर्स, फेयरिंग और अन्य उपकरण लगाए जाते हैं (चित्र 82)। प्रोफेसर के अनुसार. एक। एवग्राफोवा, घुड़सवार वायुगतिकीय तत्वों के एक सेट का उपयोग गुणांक को कम कर देता है सी एक्ससेमी-ट्रेलर रोड ट्रेन 41%, पिछली ट्रेन - 45%।

चावल। 81.

चावल। 82.

40 किमी/घंटा बल तक की गति पर पी डब्ल्यू कम ताकतडामर सड़क पर रोलिंग प्रतिरोध, जिसके परिणामस्वरूप इसे ध्यान में नहीं रखा जाता है। 100 किमी/घंटा से ऊपर, वायु प्रतिरोध का बल कर्षण संतुलन के नुकसान का मुख्य घटक है।