Визначення аеродинамічних характеристик

Для визначення величини сили опору повітря використовують формулу:

P_w = C_w∙ F∙ q, (1.22)

де q = ρ ∙ (V² /2) - швидкісний напор, кг/с², який дорівнює кінетичній енергії кубічного метра повітря, що рухається із швидкістю (м/с), чисельно рівною швидкості автомобіля відносно повітряного середовища;

ρ – густина повітря, кг/м3; на рівні моря ρ = 1, 225 кг/м³;

F - лобова площа автомобіля (площа Міделя). Для автомобілів приймається рівною площі проекції автомобіля на площину, перпендикулярну його подовжній осі, м²;

С_w- безрозмірний коефіцієнт повної аеродинамічної сили.

Проекцію Р_n сили Р_w на напрямок руху автомобіля називають лобовою силою опору повітря, тобто

P_n = C_x∙ F∙ ρ ∙ (V² /2), (1.23)

де С_x – безрозмірний коефіцієнт лобового опору повітря;

V – відносна швидкість повітря, км/год.;

F – площа лобового контуру;

0, 5·С_x∙ ρ = к_в – коефіцієнт обтічності.

Коефіцієнт обтічності к_в є еквівалентним силі опору повітря, що діє на 1 м² площі автомобіля при відносній швидкості 1 м/с. Він залежить від форми кузова та кута напливу повітря τ.

Між коефіцієнтами С_х та К_в існує чисельна залежність К_в = 0, 61 С_х.

Для сучасних автомобілів коефіцієнт к_в знаходиться в наступних межах: гоночні автомобілі 0, 125…0, 145, легкові автомобілі 0, 195… 0, 345, вантажні автомобілі 0, 590… 0, 690, автобуси з кузовом вагонного типу 0, 245…0, 395.

Наближені значення К_в та С_х для різних типів АТЗ при τ =0 також наведено в табл. 1.4.

Таблиця 1.4 – Коефіцієнти лобового опору повітря та обтічності для автомобілів

Продовження таблиці 1.4

При русі автомобіля в нерухомому повітряному середовищі відносна швидкість повітря V_п = V. Тоді

P_n =К_в ∙ F∙ V². (1.24)

Добуток К_в ∙ F називають фактором обтічності.

Площа F може бути визначена із технічної документації на автомобілі, а при її відсутності – наближено з наступних виразів:

– для вантажних автомобілів і автобусів

F = ВН, м², (1.25)

де: В - колія автомобіля, H - найбільша висота автомобіля, м;

– для легкових автомобілів

F= ∙ В_г∙ Н_г, (1.26)

де – коефіцієнт заповнення площі; для легкових автомобілів = 0, 78-0, 80; для вантажних = 0, 85-0, 90 (більші значення беруться для автомобілів більшої вантажопідйомності);

В_г, Н_г – найбільші ширина та висота автомобіля.

Як правило, значення В, В_max, Н вибираються за прототипом.

При визначенні опору повітря руху автомобіля використовується також фактор обтічності.

Величина фактора обтічності автомобіля визначається тими ж чинниками, що й коефіцієнти С_хта К_в, а також площею лобового опору F:

W = K_в ∙ F, Н ∙ с² /м² (1.27)