Русская Википедия:Коэффициент аэродинамического сопротивления автомобиля

Материал из Онлайн справочника
Перейти к навигацииПерейти к поиску

Коэффицие́нт аэродинами́ческого сопротивле́ния — безразмерная величина, равная отношению силы лобового сопротивления автомобиля <math>F</math> к произведению скоростного напора <math>Q</math> на площадь миделевого сечения автомобиля <math>S</math>. Обычно обозначается как <math>C_x</math>:

<math>C_x = \frac {F} {Q \cdot S}.</math>

Скоростной, или аэродинамический напор, имеет размерность давления (в СИ измеряется в паскалях) и определяется как:

<math>Q = \frac {\rho v^2}{2},</math>
где <math>v</math> — скорость, м/с;
<math>\rho</math> — плотность воздуха, кг/м3.

Лобовое аэродинамическое сопротивление:

<math>F = C_x \frac {\rho v^2}{2} S.</math>
Файл:Drag coefficient on a sphere vs. Reynolds number - main trends-ru.svg
Коэффициент аэродинамического сопротивления сферы в зависимости от числа Рейнольдса. Приведены графики для гладкой и шероховатой сфер. Развитая турбулентность потока у гладкой сферы развивается при бо́льших скоростях потока.

<math>C_x</math> 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. <math>C_x</math> в широком диапазоне чисел Рейнольдса (Re), от ~1000 до ~105 приблизительно постоянно. При малых Re <math>C_x</math> 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 <math>C_x</math> снижается.

Чем меньше <math>C_x</math>, тем меньше лобовое сопротивление движению автомобиля и меньше расход топлива при прочих равных условиях. <math>C_x</math> 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 <math>S_{eff}</math>:

<math>S_{eff} = C_x \cdot S.</math>

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 <math>C_x</math> 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 автомобилей 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

Мощность, затрачиваемая на перемещение тела с силой <math>F</math> равна произведению этой силы на скорость <math>v:</math>

<math>P_a = F \cdot v.</math>

Так как 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:

<math>P_a = C_x \frac {\rho v^3}{2} S = \frac {\rho v^3}{2} S_{eff}.</math>
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

Некоторые примеры коэффициентов аэродинамического сопротивления современных автомобилей:

Серийно выпускаемые автомобили

Несерийные и уникальные автомобили

См. также

Ссылки

Шаблон:Rq

Партнерские ресурсы
Криптовалюты
Магазины
Хостинг
Разное

Источник — http://wikihandbk.com/ruwiki/index.php?title=Русская_Википедия:Коэффициент_аэродинамического_сопротивления_автомобиля&oldid=10184619