تحتاج التخفيضات في كمية الطاقة التي تستهلكها المركبات أن تصبح أكثر انزلاقًا من الناحية الديناميكية الهوائية. لا يهم ما إذا كانت القوة المحركة كهربائية خالصة ، أو محرك احتراق داخلي (إما بنزين أو ديزل) أو مصدر طاقة هجين: تعتبر تخفيضات السحب الديناميكي أمرًا حيويًا لتحقيق مكاسب في الكفاءة. ولكن كيف يمكن أن تحدث هذه التحسينات؟ أو بعبارة أخرى ، ما الذي يجعل السيارات تواجه تجربة السحب وكيف يمكن تقليل هذه العوامل؟
أنواع السحب
يمكن تقسيم السحب الأيروديناميكي على مركبات الطرق إلى أربعة أنواع مختلفة:
سحب ضغط الفصل
سحب لزج
السحب المستحث
سحب التدخل
سحب ضغط الفصل
في مركبات الطرق التقليدية ، يعتبر سحب ضغط الفصل هو الأكبر – حيث يمثل ما بين 50 و 90 في المائة من إجمالي السحب الهوائي. يعتبر سحب ضغط الفصل أيضًا من أسهل مكونات السحب التي يمكن تصورها.يمكن تقسيم تدفق الهواء فوق السيارات بشكل أساسي إلى نوعين: متصل وغير متصل. في مقدمة السيارة الحديثة ، يكون التدفق عبر سطح غطاء المحرك دائمًا متصلاً. يمكن ملاحظة ذلك إذا علقت أطوال صغيرة من الصوف على سطح الجسم – ستجد الخصلات تصطف الواحدة تلو الأخرى. في سيارة السيدان ، سيتم توصيل تدفق الهواء بشكل عام عند الحافة الخلفية للسقف – ولكن بعد ذلك يتعين عليه الانتقال لأسفل إلى الزجاج الخلفي. إذا حدث هذا بنجاح ، وظل التدفق متصلاً أسفل النافذة الخلفية مباشرةً وعلى صندوق السيارة ، فإن السيارة تعمل بشكل جيد للغاية. .
السحب اللزج
لفهم السحب اللزج ، يجب التفكير بشيئين : الأول هو أن الهواء مائع ، ومثل السوائل الأخرى ، له لزوجة. اللزوجة هي السهولة التي تتحرك بها جزيئات السائل مع بعضها البعض. مثلا العسل كمادة شديد اللزوجة – لا تريد الجزيئات أن تنزلق فوق بعضها البعض، وزيت المحرك أقل لزوجة ، والهواء أقل لزوجة من الاثنين . ومع ذلك ، لا يزال الهواء يتمتع بدرجة ما من اللزوجة.فلماذا تعتبر لزوجة الهواء مهمة؟ لأنه عندما يمر الهواء فوق جسم السيارة ، لاينزلق فوقها كمكون واحد ، ولكنه يضربها كاجزاء. والآن لنلقي نظرة على سبب حدوث ذلك.
إذا أوقفت سيارتك على طريق ترابي ، فستغطى السيارة قريبًا بطبقة رقيقة من الغبار. عند القيادة ، راقب سطح غطاء المحرك. على الرغم من تغطيتها بالغبار ، إلا أن جزيئات الغبار ستبقى في مكانها إلى حد كبير. ولكن لماذا لا يتطاير الغبار بفعل تدفق الهواء فوق السيارة؟ الجواب هو أن الهواء الملامس للجسم لا يتحرك ككتاة واحدة . أي أن جزيئات الهواء الدقيقة الأقرب إلى الجسم لا تنزلق فوق الطلاء. كلما ابتعدت عن سطح جسم السيارة ، زادت سرعة الهواء أكثر فأكثر ، حتى تصبح بعيدًا بما يكفي عن الجسم ،وهنا تكون سرعه الرياح هي نفسها السرعة الأمامية للسيارة.
كلما تحركت نحو الجزء الخلفي من السيارة – حتى لو كان مع تدفق متصل من الأنف إلى الذيل – تزداد سماكة الطبقة االهوائية . وبعبارة أخرى ، فإن عدد جزيئات الهواء التي يتم جرها مع السيارة يصبح أكثر عددًا. لذا سنجد سبب ملاءمتها يتعلق بالضغط على هيكل السيارة. لقد قلنا بالفعل أن منطقة الضغط المنخفض خلف السيارة تسحب السيارة للخلف. ولكن ماذا عن حقيقة أن السيارة تصطدم بجزيئات الهواء في المقدمة؟ ألا يتسبب ذلك في زيادة الضغط؟ من المؤكد أنه يفعل.
حتى في السيارة شديدة الانسيابية ، فقد ربطت تدفقًا من المقدمة إلى الذيل ، فكلما كانت الطبقة الحدودية أكثر سمكًا ، كان من الصعب الحصول على الهواء لتطبيق هذا الضغط الخلفي. إذا لم تكن الطبقة الحدودية موجودة ، فسيكون من الممكن جعل الهواء يطبق نفس الضغط على الظهر مثل الضغط الأمامي!
السحب المستحث
السحب المستحث هو منتج ثانوي للرفع أو القوة السفلية. يحدث الرفع أو القوة السفلية فقط بسبب وجود فرق ضغط. على سبيل المثال ، يؤدي الضغط على الجانب السفلي للسيارة إلى ارتفاع أكبر من الضغط على الأسطح العلوية. الجناح ذو الضغط الأعلى على السطح العلوي من السطح السفلي سيطور قوة سفلية. المشكلة هي أن هذه الاختلافات في الضغط تؤدي دائمًا إلى دوامات من تدفق الهواء بين السطحين. الطاقة اللازمة لإنشاء هذه الدوامات تؤدي إلى زيادة السحب.
سحب التدخل
سحب التداخل يحدث لأن المركبات ليست أجسامًا منفردة بدون ملحقات تؤثر فيها . ولسوء الحظ ، عندما يتم الجمع بين أشكال مختلفة لتشكيل مركبة عملية ، يكون إجمالي السحب دائمًا أكبر من مجموع أجزائها.
على سبيل المثال ، فإن سحب العجلة (حتى عند تغطيتها) وسحب جسم السيارة سيكونان أكبر عندما يتم ضمهما – أي عندما يتم قياسهما بشكل فردي. في الواقع ، يتداخل التدفق فوق سطح واحد مع التدفق فوق سطح آخر.
المقاومه الهوائية لكل السيارات
مع الأخذ في الاعتبار العوامل المذكورة أعلاه ، فإنه من الاستنتاج الذي لا مفر منه أن جميع مركبات الطرق سيكون لها مقاومة هوائية، وعليه سيظل سحب التداخل موجودًا دائمًا لأنه من المستحيل إنتاج شكل سيارة لا يحتوي على ملحقات بارزة هنا وهناك.ومع ذلك ، وبنفس الطريقة ، من الممكن إجراء تحسينات واسعة في السحب الديناميكي الهوائي مقارنة بالسيارات التقليدية الحالية.
تاريخ تطور السحب الهوائي للسيارات
كان الانخفاض الكبير في السحب الهوائي لتصميمات سيارات الطرق الذي حدث بين الستينيات والتسعينيات من خلال تقليل مقاومة ضغط الفصل. لا يزال هناك الكثير من المزايا الديناميكية الهوائية التي يمكن اكتسابها من خلال تقليل هذا الحد بشكل أكبر ، ولكن بمجرد الوصول إلى هذا الحد ، سيحتاج الامر إلى تقليل السحب المستحث والتداخل و (أخيرًا) السحب اللزج.القادة في مجال المركبات هم سيارات السباق بالطاقة الشمسية ، وهي آلات يجب أن تحقق معدلات سحب منخفضة إذا كانت قادرة على المنافسة على مثل هذه الطاقة الإجمالية المحدودة للمحرك. قد يكون لسيارة السيدان التقليدية حتى السيارة الجيدة جدًا مثل Toyota Prius) معامل سحب (Cd) يبلغ 0.26 ، لكن سيارات السباق الشمسي بها أقراص مضغوطة تبلغ 0.1 أو أقل.
اقرأ ايضا
كاديلاك تمنح بلاكوينج V تعزيزًا للديناميكيا الهوائية
أبولو EVO بروفيو سيارة خارقة في القوة والديناميكا الهوائية