Køretøjets modstandskoefficient

Den aerodynamiske modstandskoefficient er en dimensionsløs værdi svarende til forholdet mellem køretøjets frontale modstandskraft og produktet af hastighedshovedet og køretøjets midterste areal . Normalt betegnet som : $F$ $Q$ $S$ $C_{x}$

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

Hastighed, eller aerodynamisk hoved, har dimensionen af tryk (i SI måles det i pascal ) og er defineret som:

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

hvor er hastigheden, m/s;

v

\rho

- luftdensitet, kg/m 3 .

Frontal aerodynamisk modstand:

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

$C_{x}$ afhænger kun af bilens form og Reynolds-nummeret , med lighed mellem alle lighedskriterier , i dette tilfælde er Reynolds-tallet afgørende, det samme for alle geometrisk lignende kroppe, uanset deres specifikke dimensioner. over et bredt område af Reynolds-tal (Re), fra ~1000 til ~10 5 omtrent konstant. Ved lav Re stiger den på grund af overgangen af flowet rundt til laminær flow , for en bil svarer denne Re til en hastighed på flere titusinder centimeter i sekundet. Ved Re>10 5 udvikles turbulensen fuldt ud både på front- og bagsiden af den strømlinede krop og aftager. $C_{x}$ $C_{x}$ $C_{x}$

Jo mindre , jo lavere frontalmodstand mod bilens bevægelse og jo lavere brændstofforbrug, alt andet lige. af moderne masseproducerede personbiler ligger i området fra 0,2 til 0,35. I lastbiler og SUV'er , på grund af den massive krop dårligt strømlinet med luft - op til 0,5 eller mere. $C_{x}$ $C_{x}$

Nogle producenter angiver bilens effektive trækområde i deres specifikationer : ${\displaystyle S_{eff))$

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

Denne værdi er lig med arealet af en tynd flad plade orienteret vinkelret på den modgående strøm og oplever en lige stor modstandskraft med en bil, der bevæger sig med samme hastighed, da den tynde plade er tæt på 1. Det effektive areal afhænger ikke kun på formen, men også på størrelsen af bilen, mere præcist, fra området af dens midtersektion. Det effektive areal af moderne masseproducerede køretøjer spænder fra 0,5 m 2 for personbiler til 2 eller flere kvadratmeter for SUV'er og lastbiler. $C_{x}$

Modstandskoefficienten bestemmes eksperimentelt ved at blæse bilmodeller i en vindtunnel eller ved beregning ved hjælp af computersimulering .

Motorkraft brugt til at overvinde luftmodstand

Den kraft, der bruges til at bevæge et legeme med en kraft, er lig med produktet af denne kraft og hastigheden $F$ $v:$

P_{a}=F\cdot v.

Da den aerodynamiske modstandskraft er proportional med kvadratet af hastigheden, er den del af motoreffekten, der går til at overvinde luftmodstanden proportional med terningen af hastigheden, dvs. en fordobling af hastigheden kræver en ottedobling af effekten til at overvinde modstanden:

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

Eksempel

I en bil på en sommerdag (lufttæthed ~ 1,2 kg / m 3 ), med et effektivt areal på 1 m 2 , der bevæger sig med en hastighed på 10 m / s (36 km / t), bruger motoren omkring 600 W for at overvinde luftmodstand, og når man bevæger sig med en hastighed på 30 m / s (108 km / t) er allerede ~ 16 kW (~ 22 hk).