Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску

Коэффицие́нт аэродинами́ческого сопротивле́ния — безразмерная величина, равная отношение силы лобового сопротивления автомобиля к произведению скоростного напора на площадь миделевого сечения автомобиля . Обычно обозначается как :

Скоростной, иди аэродинамический напор, имеет размерность давленияСИ измеряется в паскалях) и определяется как:

где  — скорость, м/с;
 — плотность воздуха, кг/м3.

Лобовое аэродинамическое сопротивление:

Коэффициент аэродинамического сопротивления сферы в зависимости от числа Рейнольдса. Приведены графики для гладкой (smooth) и шероховатой (rough) сфер. Развитая турбулентность потока у гладкой сферы развивается при бо́льших скоростях потока.

зависит только от формы автомобиля и числа Рейнольдса, при равенстве всех критериев подобия, в данном случае существенно число Рейнольдса, одинаков для всех геометрически подобных тел, независимо от их конкретных размеров. в широком диапазоне чисел Рейнольдса (Re), от ~1000 до ~105 приблизительно постоянно. При малых Re увеличивается из-за перехода обтекающего потока в ламинарное течение, для автомобиля такое Re соответствует скорости нескольким десяткам сантиметрам в секунду. При Re>105 наступает полное развитие турбулентности как на лобовой, так и на тыльной сторонах обтекаемого тела и снижается.

Чем меньше , тем меньше лобовое сопротивление движению автомобиля и меньше расход топлива при прочих равных условиях. современных легковых серийно выпускаемых автомобилей лежит в пределах от 0,2 до 0,35. У грузовых автомобилей и внедорожников, из-за плохо обтекаемого воздухом массивного кузова — до 0,5 и более.

Некоторые производители указывают в спецификациях эффективную площадь сопротивления автомобиля :

Эта величина равна площади тонкой плоской пластины, ориентированной перпендикулярно набегающему потоку и испытывающей равную силу сопротивления с автомобилем, движущемся с той же скоростью, так как тонкой пластины близок к 1. Эффективная площадь зависит не только от формы, но и от размеров автомобиля, точнее, от площади его миделева сечения. Эффективная площадь современных серийных составляет от 0,5 м2 для легковых до 2 и более квадратных метров у внедорожников и грузовиков.

Коэффициент сопротивления определяется экспериментальным путём продувкой макетов автомобилей в аэродинамической трубе, либо расчётным путём с помощью компьютерного моделирования.

Мощность двигателя, затрачиваемая на преодоление сопротивления воздуха[править | править код]

Мощность, затрачиваемая на перемещение тела с силой равна произведению этой силы на скорость :

Так ка сила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости, то часть мощности двигателя, идущей на преодоление сопротивления воздуху пропорциональна кубу скорости, т. е увеличение скорости в два раза требует увеличения мощности на преодоление сопротивления в восемь раз:

Пример

У автомобиля в летний день (плотность воздуха ~1,2 кг/м3), с эффективной площадью 1 м2, движущегося со скоростью 10 м/с (36 км/час) двигатель затрачивает на преодоление сопротивления воздуха около 600 Вт, а при движении со скоростью 30 м/с (108 км/час) уже ~16 кВт (~22 л. с.).

Примеры[править | править код]

Некоторые примеры коэффициентов аэродинамического аэродинамического сопротивления современных автомобилей:

Серийно выпускаемые автомобили[править | править код]

Несерийные и уникальные автомобили[править | править код]

См. также[править | править код]

Ссылки[править | править код]