Vilkšana (aerodinamika). Gaisa pretestības spēks

Mēs esam tik ļoti pieraduši, ka mūs ieskauj gaiss, ka bieži vien nepievēršam tam uzmanību. Mēs šeit runājam, pirmkārt, par lietišķām tehniskām problēmām, kuras risinot sākumā aizmirstas, ka ir spēks gaisa pretestība.

Viņa atgādina par sevi gandrīz jebkurā darbībā. Pat ja mēs braucam ar automašīnu, pat ja lidojam ar lidmašīnu, pat ja mēs vienkārši metam akmeņus. Tāpēc mēģināsim saprast, kāds ir gaisa pretestības spēks, izmantojot vienkāršus gadījumus kā piemērus.

Vai esat kādreiz domājuši, kāpēc automašīnām ir tik racionāla forma un gluda virsma? Bet patiesībā viss ir ļoti skaidrs. Gaisa pretestības spēks sastāv no diviem lielumiem - ķermeņa virsmas berzes pretestības un ķermeņa formas pretestības. Lai samazinātu un panāktu ārējo detaļu nelīdzenumu un nelīdzenumu samazināšanu automašīnu ražošanā un jebkurā citā transportlīdzekļiem.

Lai to izdarītu, tie ir gruntēti, krāsoti, pulēti un lakoti. Šāda detaļu apstrāde noved pie tā, ka samazinās gaisa pretestība, kas iedarbojas uz automašīnu, palielinās automašīnas ātrums un samazinās degvielas patēriņš braucot. Pretestības spēka esamība ir izskaidrojama ar to, ka, automašīnai kustoties, gaiss tiek saspiests un tā priekšā tiek izveidots lokāls laukums. augsts asinsspiediens, un aiz tā, attiecīgi, retināšanas reģions.

Jāpiebilst, ka pie palielinātiem transportlīdzekļa ātrumiem galveno ieguldījumu pretestībā dod automašīnas forma. Pretestības spēks, kura aprēķina formula ir norādīta zemāk, nosaka faktorus, no kuriem tas ir atkarīgs.

Pretestības spēks = Cx*S*V2*r/2

kur S ir mašīnas priekšējās projekcijas laukums;

Cx - koeficients ņemot vērā ;

Kā tas ir viegli redzams no iepriekš minētā, pretestība nav atkarīga no automašīnas masas. Galvenais devums ir no divām sastāvdaļām – ātruma kvadrāta un automašīnas formas. Tie. Kad ātrums tiek dubultots, pretestība palielināsies četras reizes. Nu, automašīnas šķērsgriezumam ir būtiska ietekme. Jo racionālāka automašīna, jo mazāka gaisa pretestība.

Un formulā ir vēl viens parametrs, kam vienkārši jāpievērš liela uzmanība - gaisa blīvums. Bet tā ietekme jau vairāk jūtama lidmašīnu lidojumu laikā. Kā jūs zināt, gaisa blīvums samazinās, palielinoties augstumam. Tas nozīmē, ka tā pretestības spēks attiecīgi samazināsies. Taču lidmašīnai nodrošinātās pretestības apjomu turpinās ietekmēt tie paši faktori – ātrums un forma.

Ne mazāk interesanta ir gaisa ietekmes uz šaušanas precizitāti izpētes vēsture. Šāda rakstura darbi tika veikti jau sen; to pirmie apraksti datēti ar 1742. gadu. Eksperimenti tika veikti gadā dažādās valstīs, Ar dažādas formas lodes un šāviņi. Pētījuma rezultātā tika noteikta lodes optimālā forma un tās galvas un astes daļu attiecība un izstrādātas lodes uzvedības lidojuma ballistiskās tabulas.

Pēc tam tika veikti pētījumi par lodes lidojuma atkarību no tās ātruma, turpināja izstrādāt lodes formu, tika izstrādāts un izveidots īpašs matemātisks rīks - ballistikas koeficients. Tas parāda aerodinamisko pretestības spēku attiecību, kas iedarbojas uz lodi.

Rakstā apskatīts, kas ir gaisa pretestības spēks, un dota formula, kas ļauj noteikt ietekmes lielumu un pakāpi dažādi faktori uz pretestības lielumu, tiek aplūkota tās ietekme dažādās tehnoloģiju jomās.

Visas gaisa pretestības sastāvdaļas ir grūti noteikt analītiski. Tāpēc praksē ir izmantota empīriskā formula, kurai ir šāda forma reālai automašīnai raksturīgajam ātruma diapazonam:

Kur Ar X - bezizmēra gaisa plūsmas koeficients, atkarībā no ķermeņa formas; ρ in – gaisa blīvums ρ in = 1,202…1,225 kg/m 3 ; A– automobiļa vidusdaļas laukums (šķērsprojekcijas laukums), m2; V– transportlīdzekļa ātrums, m/s.

Atrasts literatūrā gaisa pretestības koeficients k V :

F V = k V AV 2 , Kur k V =c X ρ V /2 , – gaisa pretestības koeficients, Ns 2 /m 4.

…un racionalizācijas faktorsq V : q V = k V · A.

Ja tā vietā Ar X aizstājējs Ar z, tad iegūstam aerodinamisko pacelšanas spēku.

Vidējā zona automašīnai:

A=0,9 B maks · N,

Kur IN max – maksimālā transportlīdzekļa trase, m; N– transportlīdzekļa augstums, m.

Spēks tiek pielikts metacentrā, un tiek radīti momenti.

Gaisa plūsmas pretestības ātrums, ņemot vērā vēju:

, kur β ir leņķis starp automašīnas kustības virzieniem un vēju.

AR X dažas automašīnas

VAZ 2101…07			Opel astra Sedans
VAZ 2108…15
			Land Rover bezmaksas Lander
VAZ 2102…04
VAZ 2121…214
			kravas automašīna
			kravas automašīna ar piekabi

1. Pacelšanas pretestības spēks

F n = G A grēks α.

Ceļu praksē slīpuma lielumu parasti novērtē pēc ceļa seguma kāpuma lieluma, kas saistīts ar ceļa horizontālās projekcijas lielumu, t.i. leņķa pieskare un apzīmē i, izsakot iegūto vērtību procentos. Ja slīpums ir salīdzinoši neliels, to var neizmantot grēksα. un vērtību i relatīvā izteiksmē. Lielām slīpuma vērtībām nomainiet grēksα pēc pieskares vērtības ( i/100) nepieņemami.

1. Paātrinājuma pretestības spēks

Paātrinot automašīnu, automašīnas uz priekšu kustīgā masa paātrinās un rotējošās masas paātrinās, palielinot pretestību paātrinājumam. Šo pieaugumu var ņemt vērā aprēķinos, ja pieņemam, ka automašīnas masas pārvietojas translatīvi, bet izmantojam noteiktu ekvivalentu masu m uh, nedaudz lielāks m a (klasiskajā mehānikā to izsaka Kēniga vienādojums)

Mēs izmantojam metodi N.E. Žukovskis, pielīdzinot translācijas kustīgās ekvivalentās masas kinētisko enerģiju enerģiju summai:

,

Kur Dž d– dzinēja spararata un saistīto daļu inerces moments, N s 2 m (kg m 2); ω d– dzinēja leņķiskais ātrums, rad/s; Dž Uz– viena riteņa inerces moments.

Tā kā ω k = V A / r k , ω d = V A · i kp · i o / r k , r k = r k 0 ,

tad saņemam
.

Inerces momentsDžtransportlīdzekļu transmisijas bloki, kg m 2

Automašīna	Spararats ar kloķvārpstu Dž d	Piedziņas riteņi (2 riteņi ar bremžu trumuļiem), Dž k1	Piedziņas riteņi (2 riteņi ar bremžu trumuļiem un ass vārpstām) Dž k2

Veiksim nomaiņu: m uh = m A · δ,

Ja transportlīdzeklis nav pilnībā piekrauts:
.

Ja automašīna brauc brīvgaitā: δ = 1 + δ 2

Pretestības spēks pret transportlīdzekļa paātrinājumu (inerce): F Un = m uh · A A = δ · m A · A A .

Kā pirmo tuvinājumu mēs varam ņemt: δ = 1,04+0,04 i kp 2

Viena no savstarpējā gravitācijas spēka izpausmēm ir gravitācija, t.i. ķermeņu pievilkšanās spēks pret Zemi. Ja uz ķermeni iedarbojas tikai gravitācijas spēks, tad tas iziet brīvu kritienu. Līdz ar to brīvais kritiens ir ķermeņu krišana bezgaisa telpā gravitācijas ietekmē pret Zemi, sākot no miera stāvokļa.

Šo fenomenu pirmo reizi pētīja Galileo, taču tā trūkuma dēļ gaisa sūkņi viņš nevarēja veikt eksperimentus bezgaisa telpā, tāpēc Galileo veica eksperimentus gaisā. Atmetot visas sekundārās parādības, ar kurām saskaras, kad ķermeņi pārvietojas gaisā, Galileo atklāja ķermeņu brīvās krišanas likumus. (1590)

• 1. likums. Brīvais kritiens ir taisna, vienmērīgi paātrināta kustība.
• 2. likums. Gravitācijas paātrinājums noteiktā Zemes vietā visiem ķermeņiem ir vienāds; tā vidējā vērtība ir 9,8 m/s.

Atkarības starp brīvā kritiena kinemātiskajiem raksturlielumiem iegūst no vienmērīgi paātrinātas kustības formulām, ja šajās formulās ievieto a = g. Pie v0 = 0 V = gt, H = gt2\2, v = √2gH.

Praksē gaiss vienmēr pretojas krītoša ķermeņa kustībai, un konkrētam ķermenim, jo ​​lielāks ir kritiena ātrums, jo lielāka ir gaisa pretestība. Līdz ar to, palielinoties krišanas ātrumam, palielinās gaisa pretestība, samazinās ķermeņa paātrinājums, un, gaisa pretestībai kļūstot vienādam ar gravitācijas spēku, brīvi krītoša ķermeņa paātrinājums kļūst par nulli. Nākotnē ķermeņa kustība būs vienmērīga.

Reāla ķermeņu kustība iekšā zemes atmosfēra notiek līdz ballistisko trajektoriju, ievērojami atšķiras no paraboliskā gaisa pretestības dēļ. Piemēram, ja izšaujat lodi no šautenes ar ātrumu 830 m/s leņķī α = 45° pret horizontu un izmantojat kinokameru, lai ierakstītu faktisko marķierlodes trajektoriju un tās trieciena vietu, tad lidojuma diapazons būs aptuveni 3,5 km. Un, ja jūs to aprēķināsit, izmantojot formulu, tas būs 68,9 km. Atšķirība ir milzīga!

Gaisa pretestība ir atkarīga no četriem faktoriem: 1) kustīgā objekta IZMĒRS. Liels objekts acīmredzami saņems lielāku pretestību nekā mazs. 2) kustīga ķermeņa FORMA. Plakana plāksne noteiktu apgabalu nodrošinās daudz lielāku vēja pretestību nekā racionalizēts korpuss (pilienu forma), kam ir vienāds šķērsgriezuma laukums vienam un tam pašam vējam, faktiski 25 reizes lielāks! Apaļais objekts atrodas kaut kur pa vidu. (Tas ir iemesls, kāpēc visu automašīnu, lidmašīnu un paraplānu virsbūves, kad vien iespējams, ir noapaļotas vai asaras formas: tas samazina gaisa pretestību un ļauj pārvietoties ātrāk, pieliekot mazāku piepūli dzinējam un līdz ar to arī mazāk degvielas). 3) GAISA BLĪVUMS. Mēs jau zinām, ka viens kubikmetrs jūras līmenī sver aptuveni 1,3 kg, un, jo augstāk kāpjat, jo gaiss kļūst mazāk blīvs. Šai atšķirībai var būt zināma praktiska nozīme, paceļoties tikai no ļoti liela augstuma. 4) ĀTRUMS. Katrs no trim līdz šim apskatītajiem faktoriem proporcionāli veicina gaisa pretestību: ja vienu no tiem dubultojat, arī pretestība dubultojas; ja jūs samazināt vienu uz pusi, pretestība samazinās uz pusi.

GAISA IZTURĪBA ir vienāda ar PUSE GAISA BLĪVUMU, kas reizināts ar PIETIES KOEFICIENTU, kas reizināts ar SEKCIONĀLO PLATĪBU un reizināts ar ĀTRUMA Kvadrātu.

Ieviesīsim šādus simbolus: D - gaisa pretestība; p - gaisa blīvums; A - šķērsgriezuma laukums; cd - pretestības koeficients; υ - gaisa ātrums.

Tagad mums ir: D = 1/2 x р x cd x A x υ 2

Kad ķermenis iekrīt reāli apstākļiķermeņa paātrinājums nebūs vienāds ar gravitācijas paātrinājumu. Šajā gadījumā Ņūtona otrajam likumam būs forma ma = mg – Fconsist –Farch

Farkh. =ρqV , tā kā gaisa blīvums ir mazs, to var neņemt vērā, tad ma = mg – ηυ

Analizēsim šo izteiksmi. Ir zināms, ka uz ķermeni, kas pārvietojas gaisā, iedarbojas pretestības spēks. Ir gandrīz acīmredzams, ka šis spēks ir atkarīgs no kustības ātruma un ķermeņa lieluma, piemēram, šķērsgriezuma laukuma S, un šī atkarība ir “jo lielāks υ un S, jo lielāks F”. Varat arī precizēt šīs atkarības veidu, pamatojoties uz apsvērumiem par izmēriem (mērvienībām). Patiešām, spēku mēra ņūtonos ([F] = N), un N = kg m/s2. Var redzēt, ka saucējā ir iekļauts otrais kvadrāts. No šejienes uzreiz ir skaidrs, ka spēkam jābūt proporcionālam ķermeņa ātruma ([υ2] = m2/s2) un blīvuma ([ρ] = kg/m3) kvadrātam - protams, videi, kurā ķermenis pārvietojas. . Tātad,

Un uzsvērt, ka šis spēks ir vērsts pret ātruma vektoru.

Mēs jau esam daudz iemācījušies, bet tas vēl nav viss. Protams, pretestības spēks (aerodinamiskais spēks) ir atkarīgs arī no ķermeņa formas - tā nav nejaušība lidmašīna ir “labi racionalizēti”. Lai ņemtu vērā šo sagaidāmo atkarību, iepriekš iegūtajā attiecībā (proporcionalitātē) ir iespējams ieviest bezdimensiju faktoru, kas nepārkāps dimensiju vienādību abās šīs attiecības daļās, bet pārvērtīs to vienādībā:

Iedomāsimies bumbu, kas kustas gaisā, piemēram, granulu, kas lido horizontāli no sākotnējais ātrums- Ja nebūtu gaisa pretestības, tad attālumā x laikā granula virzītos vertikāli uz leju par. Bet, pateicoties pretestības spēka iedarbībai (kas vērsta pret ātruma vektoru), granulas lidojuma laiks uz vertikālo plakni x būs lielāks par t0. Līdz ar to gravitācijas spēks iedarbosies uz granulu ilgāk, lai tā nokristos zem y0.

Un vispār granula virzīsies pa citu līkni, kas vairs nav parabola (to sauc par ballistisko trajektoriju).

Atmosfēras klātbūtnē krītošos ķermeņus papildus gravitācijai ietekmē viskozās berzes spēki ar gaisu. Aptuvenā apjomā pie maziem ātrumiem viskozās berzes spēku var uzskatīt par proporcionālu kustības ātrumam. Šajā gadījumā ķermeņa kustības vienādojumam (otrais Ņūtona likums) ir forma ma = mg – η υ

Viskozās berzes spēks, kas iedarbojas uz sfēriskiem ķermeņiem, kas kustas ar mazu ātrumu, ir aptuveni proporcionāls to šķērsgriezuma laukumam, t.i. kvadrātveida ķermeņa rādiuss: F = -η υ= - const R2 υ

Pastāvīga blīvuma sfēriska ķermeņa masa ir proporcionāla tā tilpumam, t.i. kubs ar rādiusu m = ρ V = ρ 4/3π R3

Vienādojums ir uzrakstīts, ņemot vērā OY ass lejupvērsto virzienu, kur η ir gaisa pretestības koeficients. Šī vērtība ir atkarīga no vides stāvokļa un ķermeņa parametriem (ķermeņa svara, izmēra un formas). Sfēriskam ķermenim saskaņā ar Stoksa formulu η = 6(m(r kur m ir ķermeņa masa, r ir ķermeņa rādiuss, ( ir gaisa viskozitātes koeficients).

Apsveriet, piemēram, bumbiņu krišanu no dažādi materiāli. Ņemsim divas vienāda diametra bumbiņas, plastmasas un dzelzs. Skaidrības labad pieņemsim, ka dzelzs blīvums ir 10 reizes lielāks par plastmasas blīvumu, tātad dzelzs lodītes masa būs 10 reizes lielāka, un attiecīgi tās inerce būs 10 reizes lielāka, t.i. ar tādu pašu spēku tas paātrinās 10 reizes lēnāk.

Vakuumā uz lodītēm iedarbojas tikai gravitācijas spēks, uz dzelzs tas ir 10 reizes lielāks nekā uz plastmasas, attiecīgi tās paātrinās ar tādu pašu paātrinājumu (10 reizes lielāks gravitācijas spēks kompensē 10 reizes lielāku inerci dzelzs bumba). Ar vienādu paātrinājumu abas bumbiņas nobrauks vienādu attālumu vienā laikā, t.i. citiem vārdiem sakot, tie nokritīs vienlaicīgi.

Gaisā: gravitācijas darbībai tiek pievienots aerodinamiskās pretestības spēks un Arhimēda spēks. Abi šie spēki ir vērsti uz augšu, pret gravitācijas iedarbību, un abi ir atkarīgi tikai no lodīšu izmēra un ātruma (nav atkarīgi no to masas) un vienādi ātrumi kustības ir vienādas abām bumbiņām.

T.o. triju spēku rezultants, kas iedarbojas uz dzelzs lodi, vairs nebūs 10 reizes lielāks par koka lodītes līdzīgu rezultantu, bet vairāk par 10, un dzelzs lodes inerce paliek lielāka par koka lodītes inerci. Tas pats 10 reizes Attiecīgi dzelzs lodītes paātrinājums būs lielāks nekā plastmasas, un viņš nokritīs agrāk.

1. Transportlīdzekļa kustība ir saistīta ar gaisa daļiņu kustību, kas patērē daļu no dzinēja jaudas. Šīs izmaksas sastāv no šādām sastāvdaļām:

2. Frontālā pretestība, kas parādās spiediena starpības dēļ priekšā un aiz braucošas automašīnas (55-60% gaisa pretestība).

3. Pretestība, ko rada izvirzītās daļas - atpakaļskata spogulis utt. (12-18%).

4. Pretestība, kas rodas, kad gaiss iet caur radiatoru un motora nodalījumu.

5. Izturība blakus esošo virsmu berzes dēļ pret gaisa slāņiem (līdz 10%).

6. Pretestība, ko rada spiediena starpība starp automašīnas augšējo un apakšējo daļu (5-8%).

Lai vienkāršotu gaisa pretestības aprēķinus, pa visu automašīnas virsmu sadalīto pretestību aizstājam ar vienā punktā pielikto gaisa pretestības spēku, t.s. buras centrs auto.

Pieredze liecina, ka gaisa pretestības spēks ir atkarīgs no šādiem faktoriem:

No automašīnas ātruma, un šī atkarība pēc būtības ir kvadrātiska;

No automašīnas priekšējās daļas F;

No racionalizācijas koeficienta K in, kas ir skaitliski vienāds ar spēku gaisa pretestība, ko rada viens kvadrātmetru transportlīdzekļa priekšpuse, kad tas pārvietojas ar ātrumu 1 m/s.

Tad pretestības spēks gaisa vide.

Nosakot F izmantojiet empīriskas formulas, lai noteiktu aptuveno pretestības laukumu. Kravas automašīnām F parasti: F=H×B(augstuma un platuma reizinājums), līdzīgi autobusiem. Pieņemts vieglajām automašīnām F=0,8H × B. Ir arī citas formulas, kas ņem vērā transportlīdzekļa trasi, transportlīdzekļa augstuma maiņas varbūtību utt. K in ×F sauca racionalizācijas faktors un apzīmē W.

Lai noteiktu racionalizācijas koeficientu, tiek izmantotas īpašas ierīces vai piekrastes metode, kas sastāv no brīvi ripojoša transportlīdzekļa ceļa izmaiņu noteikšanas, pārvietojoties ar dažādu sākotnējo ātrumu. Kad automašīna pārvietojas gaisa plūsmā, gaisa pretestības spēks R iekšā ir iespējams sadalīties sastāvdaļās gar transportlīdzekļa asīm. Šajā gadījumā spēku projekciju noteikšanas formulas atšķiras tikai ar koeficientiem, kas ņem vērā spēka sadalījumu pa asīm. Racionalizācijas koeficientu var noteikt pēc izteiksmes:

kur C X ir koeficients, kas noteikts eksperimentāli un ņemot vērā gaisa pretestības spēka sadalījumu pa “x” asi. Šo koeficientu iegūst, pūšot vēja tunelī, ;

r - gaisa blīvums, saskaņā ar GOST r = 1,225 kg / m 3 pie nulles.

Mēs saņemam .

Produkts apzīmē ātruma spiedienu, kas vienāds ar kinētiskā enerģija kubikmetrs gaisa, kas pārvietojas ar automašīnas ātrumu attiecībā pret gaisu.

Koeficients K in ir dimensija.

Starp K in Un C X pastāv atkarība: K in =0,61С X.

Transportlīdzekļa piekabe palielina pretestības spēku vidēji par 25%.

Gaisa pretestības spēka veidošanās. Attēlā 78 un 81 parāda gaisa plūsmas, kas rodas vieglā un kravas automašīnas kustības laikā. Gaisa pretestības spēks P w sastāv no vairākām sastāvdaļām, no kurām galvenā ir pretestības spēks. Pēdējais rodas tādēļ, ka automašīnai pārvietojoties (sk. 78. att.), a pārspiediens +AR gaiss, un aizmugurē - samazināts -AR(salīdzinot ar atmosfēras spiediens). Gaisa spiediens automašīnas priekšā rada pretestību kustībai uz priekšu, un gaisa retums aiz automašīnas rada spēku, kas mēdz pārvietot automašīnu atpakaļ. Tāpēc nekā lielāka atšķirība spiediens automašīnas priekšā un aizmugurē, vairāk jaudas pretestība, un spiediena starpība savukārt ir atkarīga no automašīnas izmēra, formas un tā ātruma.

Rīsi. 78.

Rīsi. 79.

Attēlā 79 parāda pretestības vērtības (parastajās vienībās) atkarībā no korpusa formas. Attēlā redzams, ka ar racionalizētu priekšējo daļu velciet gaiss tiek samazināts par 60%, bet, racionalizējot aizmugurējo daļu - tikai par 15%. Tas norāda, ka automašīnas priekšā radītajam gaisa spiedienam ir lielāka ietekme uz gaisa pretestības spēka veidošanos nekā vakuumam aiz automašīnas. Par automašīnas aizmugures pilnveidošanu var spriest pēc aizmugurējā loga - ar labu aerodinamisko formu tas nebūtu

Tas izskatās netīrs, un, ja gaisa plūsma ir slikta, aizmugurējais logs iesūc putekļus.

Kopējā gaisa pretestības spēku līdzsvarā pretestības spēks veido aptuveni 60%. Citas sastāvdaļas ir: pretestība, kas rodas, gaisam ejot cauri radiatoram un motora nodalījumam; pretestība, ko rada izvirzītās virsmas; gaisa berzes pretestība uz virsmas un cita papildu pretestība. Visu šo komponentu vērtības ir vienā secībā.

Kopējais gaisa pretestības spēks P w koncentrējas vēja centrā, kas ir centrs lielākā platībaķermeņa sekcijas plaknē, kas ir perpendikulāra kustības virzienam. Kopumā buras centrs nesakrīt ar automašīnas masas centru.

Gaisa pretestības spēks ir ķermeņa šķērsgriezuma laukuma un gaisa ātruma spiediena reizinājums, ņemot vērā formas racionalizāciju:

Kur c x - bezizmēra pretestības koeficients (aerodinamiskā) pretestība,ņemot vērā racionalizāciju; /'-frontālais laukums vai frontālās projekcijas laukums, m2; q= 0,5p B v a 2 - gaisa ātruma spiediens, N/m 2. Kā redzams no izmēra, gaisa ātruma spiediens ir īpašs spēks, kas iedarbojas uz laukuma vienību.

Ātruma spiediena izteiksmi aizstājot formulā (114), iegūstam

kur v a ir automašīnas ātrums; r - gaisa blīvums, kg/m 3.

Frontālais laukums

kur a ir laukuma piepildījuma koeficients; a = 0,78...0,80 vieglajām automašīnām un a = 0,75...0,90 kravas automašīnām; H a , V a - augstākās vērtības attiecīgi automašīnas platums un augstums.

Arī gaisa pretestības spēku aprēķina, izmantojot formulu

Kur k w = 0,5 c x p - gaisa pretestības koeficients, ar gaisa blīvuma izmēru - kg/m 3 vai N s 2 /m 4. Jūras līmenī, kur gaisa blīvums p = 1,225 kg/m3, k w = 0,61 c x, kg/m3.

Koeficientu fiziskā nozīme k w Un c x ir tas, ka tie raksturo automašīnas racionalizācijas īpašības.

Automašīnas aerodinamiskie testi. Automašīnas aerodinamiskās īpašības tiek pētītas vēja tunelī, no kuriem viens tika uzbūvēts Krievijas mehānisko transportlīdzekļu testēšanas un attīstības pētniecības centrā. Apskatīsim šajā centrā izstrādāto metodi automašīnas testēšanai vēja tunelī.

Attēlā 80 parāda koordinātu asu sistēmu un kopējā aerodinamiskā spēka komponentu darbības virzienu. Pārbaudes laikā tiek noteikti šādi spēki un momenti: frontālais aerodinamiskais pretestības spēks R x, sānu spēks R, lifts P v roll moments M x, apgāšanās moments mans, pagrieziena moments M v

Rīsi. 80.

Testēšanas laikā transportlīdzeklis tiek uzstādīts uz sešu komponentu aerodinamiskajiem svariem un nostiprināts pie platformas (sk. 80. att.). Transportlīdzeklim jābūt uzpildītam, aprīkotam un piekrautam saskaņā ar tehnisko dokumentāciju. Gaisa spiedienam riepās jāatbilst rūpnīcas lietošanas instrukcijai. Pārbaudes tiek vadītas ar datoru saskaņā ar automatizēto standarta svara testu programmu. Testēšanas laikā speciāls ventilators rada gaisa plūsmas, kas pārvietojas ar ātrumu no 10 līdz 50 m/s ar intervālu 5 m/s. Var izveidot dažādus gaisa plūsmas leņķus uz transportlīdzekli attiecībā pret garenisko asi. Spēku un momentu vērtības, kas parādītas attēlā. 80 un 81, reģistrē un apstrādā datoru.

Pārbaudes laikā tiek mērīts arī ātruma (dinamiskais) gaisa spiediens. q. Pamatojoties uz mērījumu rezultātiem, dators aprēķina iepriekš uzskaitīto spēku un momentu koeficientus, no kuriem mēs piedāvājam formulu pretestības koeficienta aprēķināšanai:

Kur q- dinamiskais spiediens; F- frontālā zona.

Citi koeficienti ( Ar y, c vs tx, s tu, c mz) tiek aprēķināti līdzīgi, skaitītājā aizstājot atbilstošo vērtību.

Darbu sauc aerodinamiskās pretestības koeficients vai racionalizācijas faktors.

Gaisa pretestības koeficienta vērtības k w Un c x automašīnām dažādi veidi ir norādīti zemāk.

Gaisa pretestības samazināšanas veidi. Lai samazinātu pretestību, tiek uzlabotas vieglā automobiļa vai autovilciena aerodinamiskās īpašības: vieglajiem automobiļiem tiek mainīta virsbūves forma (galvenokārt), bet kravas automašīnās tiek izmantoti apvalki, nojume, slīps vējstikls.

Antena, spogulis izskats, jumta bagāžnieki, papildu priekšējie lukturi un citas izvirzītās daļas vai atvērti logi palielina gaisa pretestību.

Autovilciena gaisa pretestības spēks ir atkarīgs ne tikai no atsevišķo saišu formas, bet arī no ap posmiem plūstošo gaisa plūsmu mijiedarbības (81. att.). Intervālos starp tām veidojas papildu turbulences, palielinot kopējo gaisa pretestību autovilciena kustībai. Maģistrālajiem autovilcieniem, kas pārvietojas pa lielceļiem ar liels ātrums, enerģijas patēriņš gaisa pretestības pārvarēšanai var sasniegt 50% no automašīnas dzinēja jaudas. Lai to samazinātu, autovilcienos tiek uzstādīti deflektori, stabilizatori, apvalki un citas ierīces (82. att.). Saskaņā ar prof. A.N. Evgrafova, uzstādīto aerodinamisko elementu komplekta izmantošana samazina koeficientu c x puspiekabes autovilciens par 41%, piekabināmais vilciens - par 45%.

Rīsi. 81.

Rīsi. 82.

Pie ātruma līdz 40 km/h spēku P w mazāk spēka rites pretestība uz asfaltēta ceļa, kā rezultātā tā netiek ņemta vērā. Virs 100 km/h gaisa pretestības spēks ir galvenā vilces līdzsvara zuduma sastāvdaļa.