Коэффициент сопротивления воздуха в чем измеряется
аэродинамическое сопротивление воздуха
При больших скоростях движения автомобиля аэродинамическое сопротивление является преобладающим.
На рисунке ниже показано изменение мощностей, необходимых для преодоления сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv в зависимости от скорости v для автомобиля среднего класса. При скорости 60 км/ч мощности, необходимые для преодоления сопротивления качению и сопротивления воздуха, равны, что характерно для данного вида автомобилей. По сумме потребляемых мощностей можно убедиться в важности сопротивления воздуха. При скорости 80 км/ч мощность, затрачиваемая на его преодоление, в 4 раза больше, чем при скорости 40 км/ч, а при скорости выше, чем 120 км/ч, общая мощность, необходимая для движения, растет почти пропорционально кубу скорости автомобиля.
При определении мощности двигателя, необходимой для достижения максимальной скорости, большей той, которую обеспечивает номинальная мощность установленного на автомобиле двигателя, можно использовать без значительной ошибки следующее соотношение:
где N2 – требуемая мощность, кВт; N1 – достигнутая максимальная мощность, кВт; v2 – требуемая скорость, км/ч; v1 – достигнутая максимальная скорость, км/ч.
Через точку X – максимальная мощность N1 при максимальной скорости v1 – проведена кривая зависимости мощности от куба скорости. Разница между этой кривой и линией мощности, требуемой для движения при максимальной скорости, незначительна.
Показанная сумма мощностей сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv представляет собой мощность сопротивления равномерному движению автомобиля по горизонтальному участку дороги при безветрии.
Сопротивление воздуха
На расход топлива, в особенности при больших скоростях движения, значительное влияние оказывает сопротивление воздуха (аэродинамическое сопротивление), сила аэродинамического сопротивления пропорциональна квадрату скорости и рассчитывается по формуле
где S – площадь фронтальной проекции автомобиля, м 2 ; v – скорость движения автомобиля относительно воздуха, м/с; ρ – плотность воздуха, кг/м 3 ; cх – коэффициент аэродинамического сопротивления.
Аэродинамическое сопротивление не зависит от массы автомобиля [2]. Площадь фронтальной проекции автомобиля определяется формой кузова и требованиям по обеспечению комфортного расположения водителя и пассажиров на сиденьях. Например, автомобиль большого класса может быть ниже, чем малого, так как сиденья у него зачастую располагаются ниже. У автомобиля малого класса из-за его небольшой массы и длины сиденья расположены выше над полом, и поэтому расстояние между передними и задними сиденьями меньше. Более прямое расположение водителя и пассажиров в автомобиле малого класса требует его большей высоты, но меньшей длины. Площади фронтальных проекций обоих автомобилей при этом почти одинаковы, но низкий и длинный кузов автомобиля большого класса аэродинамически более выгоден.
Мощность двигателя, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления, пропорциональна, следовательно, кубу скорости:
где v — относительная скорость движения автомобиля, км/ч.
Коэффициент аэродинамического сопротивления, как видно из таблицы, представленной ниже, изменяется в широком диапазоне в зависимости от формы кузова автомобиля.
| Кузов автомобиля | Коэффициент сопротивления воздуха cx | Мощность, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления (кВт), при площади фронтальной проекции 2 м 2 и скорости | ||
|---|---|---|---|---|
| 40 км/ч | 80 км/ч | 120 км/ч | ||
| Открытый четырёхместный | 0,7 – 0,9 | 1,18 – 1,47 | 9,6 – 11,8 | 31,0 – 40,5 |
| Закрытый, с наличием углов и граней | 0,6 – 0,7 | 0,96 – 1,18 | 8,0 – 9,6 | 26,4 – 30,8 |
| Закрытый, с закруглением углов и граней | 0,5 – 0,6 | 0,80 – 0,96 | 6,6 – 8,0 | 22,0 – 26,4 |
| Закрытый понтонообразный | 0,4 – 0,5 | 0,66 – 0,80 | 5,2 – 6,6 | 17,6 – 22,0 |
| Закрытый, хорошо обтекаемый | 0,3 – 0,4 | 0,52 – 0,66 | 3,7 – 5,2 | 13,2 – 17,6 |
| Закрытый, аэродинамически совершенный | 0,20 – 0,25 | 0,33 – 0,44 | 2,6 – 3,3 | 9,8 – 11,0 |
| Грузовой автомобиль | 0,8 – 1,5 | – | – | – |
| Автобус | 0,6 – 0,7 | – | – | – |
| Автобус с хорошо обтекаемым кузовом | 0,3 – 0,4 | – | – | – |
| Мотоцикл | 0,6 – 0,7 | – | – | – |
Коэффициент аэродинамического сопротивления устанавливается продувкой автомобиля или его макета в аэродинамической трубе или приближенно в ходе эксплуатационных испытаний. При испытаниях в аэродинамической трубе на макетах получаются менее точные значения, чем при тех же испытаниях на реальных автомобилях. Это вызвано тем, что на изменение сопротивления воздуха оказывают влияние неточности изготовления некоторых узлов и деталей автомобиля: ручек дверей, днища кузова, бамперов, зеркал заднего вида и т. д. Кроме того, значительное влияние на величину сх оказывает воздух, проходящий в кузов для охлаждения и вентиляции.
При больших скоростях движения автомобиля аэродинамическое сопротивление является преобладающим.
На рисунке ниже показано изменение мощностей, необходимых для преодоления сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv в зависимости от скорости v для автомобиля среднего класса. При скорости 60 км/ч мощности, необходимые для преодоления сопротивления качению и сопротивления воздуха, равны, что характерно для данного вида автомобилей. По сумме потребляемых мощностей можно убедиться в важности сопротивления воздуха. При скорости 80 км/ч мощность, затрачиваемая на его преодоление, в 4 раза больше, чем при скорости 40 км/ч, а при скорости выше, чем 120 км/ч, общая мощность, необходимая для движения, растет почти пропорционально кубу скорости автомобиля.
 |
| Мощность, затрачиваемая на преодоление сопротивлений движению |
|---|
| Масса автомобиля 1350 кг, площадь фронтальной проекции S автомобиля 2 м 2 ; коэффициент сопротивления качению f равен 0,015; коэффициент аэродинамического сопротивления сх равен 0,456. |
При определении мощности двигателя, необходимой для достижения максимальной скорости, большей той, которую обеспечивает номинальная мощность установленного на автомобиле двигателя, можно использовать без значительной ошибки следующее соотношение:
где N2 – требуемая мощность, кВт; N1 – достигнутая максимальная мощность, кВт; v2 – требуемая скорость, км/ч; v1 – достигнутая максимальная скорость, км/ч.
Через точку X – максимальная мощность N1 при максимальной скорости v1 – проведена кривая зависимости мощности от куба скорости. Разница между этой кривой и линией мощности, требуемой для движения при максимальной скорости, незначительна.
Показанная сумма мощностей сопротивления качению Nf и аэродинамического сопротивления Nv представляет собой мощность сопротивления равномерному движению автомобиля по горизонтальному участку дороги при безветрии.
Читайте также
В статье рассмотрены преимущества и недостатки двигателей внутреннего сгорания в зависимости от таких параметров, как диаметр цилиндра, ход поршня и объём камеры сгорания.
Значение потерь на привод оборудования (механизм газораспределения, масляный и топливные насосы, вентилятор и насос системы охлаждения) часто недооценивают, хотя они оказывают большое влияние на механический КПД двигателя.
Сноски
Комментарии
спасибо автору. все довольно просто рассказано:)
Понимаю, почему сопротивление имеет квадратичную зависимость от скорости, но никак не пойму, почему «мощность двигателя, необходимая для преодоления аэродинамического сопротивления, пропорциональна кубу скорости»?
Все отлично только добавить про турбулентные и ламинарные потоки.
Размерность аэродинамических параметров
Основной и общепринятой системой единиц физических величин является СИ. Однако используемые в лабораторных работах измерительные приборы (депрессиометр, микроманометр, тягомер) градуированы в миллиметрах водяного столба, в то время как некоторые эмпирические формулы, используемые при выполнении работ, предполагают измерение атмосферного давления в миллиметрах ртутного столба, а показатели аэродинамического сопротивления оцениваются внесистемными единицами. Очевидно, что при вычислениях все используемые в расчетах величины должны иметь размерность, относящуюся к одной системе единиц. Поэтому необходимо знать правила перевода получаемых аэродинамических параметров из одной системы единиц в другую.
В табл. 2 приведен перечень названий аэродинамических параметров, обозначений, размерностей, и их взаимосвязь в разных системах единиц.
Необходимо также пре дставлять, какие размерности имеют используемые или полученные в ходе лабораторных работ (при измерениях и расчетах) величины:
-коэффициент местного сопротивления (ξ) – безразмерный;
Аэродинамическое сопротивление
Полезное
Смотреть что такое «Аэродинамическое сопротивление» в других словарях:
аэродинамическое сопротивление — [Интент] Параллельные тексты EN RU Larger heat exchangers reduce pressure drop on the air side lowering fan motor consumption. [Lennox] Теплообменники большего размера имеют меньшее аэродинамическое сопротивление, что уменьшает потребляемую… … Справочник технического переводчика
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — (лобовое сопротивление) сила, с к рой воздух или др. газ действует на движущееся в нём тело; эта сила направлена всегда в сторону, противоположную направлению скорости тела, и явл. одной из составляющих аэродинамич. силы. Знание А. с. необходимо… … Физическая энциклопедия
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — (лобовое сопротивление) сила, с которой газ (напр., воздух) действует на движущееся в нем тело. Аэродинамическое сопротивление направлено всегда в сторону, противоположную скорости, и является одной из составляющих полной аэродинамической силы … Большой Энциклопедический словарь
аэродинамическое сопротивление — (лобовое сопротивление), составляющая аэродинамической силы, с которой газ (например, воздух) действует на движущееся в нём тело; направлено в сторону, противоположную скорости тела. * * * АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ… … Энциклопедический словарь
аэродинамическое сопротивление — aerodinaminis pasipriešinimas statusas T sritis automatika atitikmenys: angl. aerodynamic drag; aerodynamic resistance; air resistance vok. aerodynamischer Widerstand, m; Lufwiderstand, m rus. аэродинамическое сопротивление, n pranc. résistance… … Automatikos terminų žodynas
аэродинамическое сопротивление — aerodinaminis pasipriešinimas statusas T sritis fizika atitikmenys: angl. aerodynamic drag; aerodynamic resistance; air resistance vok. aerodynamischer Widerstand, m; Luftwiderstand, m rus. аэродинамическое сопротивление, n pranc. résistance… … Fizikos terminų žodynas
АЭРОДИНАМИЧЕСКОЕ СОПРОТИВЛЕНИЕ — (лобовое сопротивление), составляющая аэродинамической силы, с к рой газ (напр., воздух) действует на движущееся в нём тело; направлено в сторону, противоположную скорости тела … Естествознание. Энциклопедический словарь
Аэродинамическое сопротивление выработки — (a. aerodynamic resistance of mine working; н. aerodynamischer Grubenbauwiderstand; ф. resistance aerodynamique de la galerie; и. resistencia aerodinamica de galerias) противодействие движению воздуха по горн. выработкам; складывается из… … Геологическая энциклопедия
аэродинамическое сопротивление газового тракта — 3.11 аэродинамическое сопротивление газового тракта: Перепад давлений между камерой сгорания и выходом из котла. Источник … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации
1.3 Сила сопротивления воздуха
Движущийся автомобиль часть мощности двигателя расходует на перемещение частиц воздуха. Элементарные силы сопротивления воздуха, рассредоточенные по всей поверхности автомобиля, для упрощения расчетов заменяют сосредоточенной силой сопротивления воздуха Рω.
Сила сопротивления воздуха движению автомобиля определяется по эмпирической формуле аэродинамики:
Н (скорость движения в м/с) (1.10)
При расчетах лобовую площадь F легковых и грузовых автомобилей со стандартным кузовом определяют по приближенной формуле:
м2, (1.11)
где Br — габаритная ширина автомобиля, м;
Hr — габаритная высота автомобиля, м.
Для автобусов и грузовых автомобилей с кузовом в виде фургона или с тентом
м2. (1.12)
Скорость движения автомобиля Vа относительно воздушной среды принимается:
при встречном ветре: V’a=Va-Vв;
при попутном ветре: V’a=Va+Vв.
Приближенно принимают, что сила сопротивления воздуха приложена в центре лобовой площади.
Данные, используемые при расчете силы сопротивления воздуха, приведены в таблицах П.3—П.4.
Дополнительный прицеп к автопоездам увеличивает коэффициент обтекаемости на 20—25%. Контейнеры, установленные поперек кузова, повышают его примерно на 25—30%.
При скорости до 11 м/с доля силы сопротивления воздуха в общем балансе сил сопротивления движению незначительна. Однако в диапазоне высоких скоростей влияние силы сопротивления воздуха возрастает пропорционально квадрату скорости, и при практических расчетах она должна учитываться.