PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : Aerodynamic آیرودینامیک چیست؟ و در صنعت تولید خودرو چه جایگاهی دارد؟


Marshal
01-03-2010, 03:27 PM
آیرودینامیک


آیرودینامیک یا هواپویش، شاخه‌ای از دینامیک گازها و در حالت کلی‌تر دینامیک سیّالات است که به بررسی رفتار جریان هوا و اثر آن بر اجسام متحرک می‌پردازد. منظور از حل یک مسألهٔ آیرودینامیکی، محاسبهٔ میدان سرعت، فشار، و دمای هوا در اطراف یک جسم است. برای این منظور باید معادله‌های حاکم بر جریان سیّال را حل کرد. سپس به کمک حل به دست آمده می‌توان نیروها و گشتاورهای وارد بر جسم را حساب کرد.

حلقهٔ باد ایجاد شده از گذر بال هواپیما، که با دود رنگی نشان داده شده‌است. (عکس ضمیمه پست)





مسأله‌های آیرودینامیکی را می‌توان از جنبه‌های مختلف طبقه‌بندی کرد. یک طبقه‌بندی معمول بر اساس الگوی جریان هواست. اگر مسألهٔ آیرودینامیکی مربوط به جریان هوا در اطراف یک جسم باشد به آن آیرودینامیک بیرونی و اگر مربوط به جریان هوا داخل یک محیط بسته باشد به آن آیرودینامیک درونی گفته می‌شود. مثال آیرودینامیک بیرونی، جریان هوا در اطراف یک هواپیما و مثال آیرودینامیک درونی، جریان هوا داخل یک موتور جت یا تونل باد است.

روش دوم طبقه‌بندی بر اساس چگالی هواست. اگر چگالی جریان هوا در همهٔ نقاط میدان سیّال ثابت باشد و با زمان تغییر نکند، جریان تراکم‌ناپذیر و در غیر این صورت تراکم‌پذیر است.


روش سوم طبقه‌بندی مسأله‌های آیرودینامیکی بر اساس عدد ماخ جریان هوا است. اگر عدد ماخ کوچک‌تر از یک باشد جریان فروصوتی، اگر نزدیک یک باشد جریان هَماصوتی، اگر بزرگ‌تر از یک و کوچک‌تر از پنج باشد جریان زبرصوتی، و اگر بزرگ‌تر از پنج باشد جریان فوق‌صوتی خوانده می‌شود.


روش چهارم طبقه‌بندی بر اساس گرانروی هواست. اگر ضریب گرانروی ناچیز فرض شود جریان غیرلزج و در غیر این صورت لزج خوانده می‌شود.




کاربردهای آیرودینامیک

مهم‌ترین کاربرد آیرودینامیک در مهندسی هوافضا است. البته آیرودینامیک کاربردهای زیاد دیگری هم دارد. در مهندسی خودرو، از آیرودینامیک برای طراحی بدنهٔ خودرو استفاده می‌شود تا نیروی پسای خودرو کم شود. مهندسان سازه از آیرودینامیک برای تحلیل اثر هواکشسانی جریان باد بر سازه‌هایی مثل آسمان‌خراش‌ها یا پل‌ها استفاده می‌کنند.


فرض پیوستگی

هوا مانند هر مادهٔ دیگری از مولکول‌های کوچک‌ تشکیل شده است که در حال حرکت و برخورد با هم هستند. ولی چون فاصلهٔ این مولکول‌ها در عمل خیلی کوچک است، در آیرودینامیک می‌توان هوا را یک محیط پیوسته فرض کرد. با رقیق شدن هوا و افزایش فاصلهٔ بین مولکول‌ها، دقت فرض پیوستگی کم می‌شود.

Marshal
01-03-2010, 03:30 PM
آیرودینامیک اتومبیل

اثرهای جریان هوا در اطراف اجسام متحرک تنها به هواپیما سازی خلاصه نمیشود، بلکه با سرعتهایی که اکنون دست یافته اند ، در اغلب شکلهای حرکت ، با مسئله ای به نام مقاومت هوا مواجه اند.

یکی از نمونه های آن رکورد سرعت روی خط آهن است.

بدون مطالعه ی دقیق روی پروفیل آیرودینامیکی موتورهایی که در مقابل باد کمترین مقاومت هوا را متحمل شود ، رسیدن به چنین سرعتهایی نا ممکن بود.
در اتومبیل نیز نتیجه بهتر از این نیست، با این نتیجه ی مستقیم که هر گونه توفیق در مقابل کاهش مقاومت در مقابل پیشروی وسیله ،به کاهش توان لازم و سرانجام کاهش سوخت بازتاب دارد.ولی از طرف دیگر،شکل آیرودینامیکی ایده آل همواره با کیفیت مطلوب از لحاظ جای سرنشینان و راحتی آنان متناسب نیست . همین امر ایجاب میکند که چیزی در بینابین انتخاب شود.

از نظر آیرودینامیکی ،تنها خودروهای مسابقه که به منظور راندن در خط مستقیم و روی پیست مطلقا هموار طراحی میشوند، میتوانند به وضع ایده آل ساخته شوند .
برآیند اثرهای هوا روی اتومبیل را نیز میتوان ،مانند بال هواپیما، به سه نیروی پورتانس کشند،نیروی سوق و رانش تقسیم کرد.

اولی عملا قابل چشمپوشی است ؛ با وجود این لازم است خاطر نشان شود که در اتومبیل های مسابقه که سرعتشان خیلی زیاد است ، در جستجوی پورتانس کم ولی ضعیفند تا موجب شود اتومبیل بیشتر به زمین بچسبد.

نیروی سوق در واقع وارد خط محاسبه نمیشود، مگر به مقدارهای خیلی مهم مولفه ی جانبی سرعت باد .بر عکس ، کشند با مجذور سرعت اتومبیل متناسب است ومساحت مترکوپل ، حتی در مورد اتومبیلهای سری معمولی، نقش عمده بازی میکند.

مطالعه روی شکل بالها و بدنه ی هواپیما به ما نشان داده است که با افزایش پروفیل (پروفیل لایه ای، بدنه های خیلی کشیده)میتوان از حضور کنش در اطراف جسم پیشگیری کرد.
در مورد اتومبیل نیز چنین است ، یعنی جسم دوکی شکل که نسبت طول بر قطر در آن حدود 3 خواهد بود.

در این حالت، رشته های هوایی که از جسم فاصله گرفته بودند به دیواره ی جسم میچسبند و در عقب به هم ملحق میشوند؛در این صورت ، کشند عملا تنها کشند اصطکاک است وکشند شکل تقریبا صفر است. بنابراین، تمام هنر دانشمندان آیرودینامیک تطبیق این شکل نظری با نیازهای سرنشینان اتومبیل است.

مطالعه شکلهای مختلف اتومبیلها در طول دهه های اخیر به تکاملهای زیر انجامیده است :

_آیرودینامیکی کردن لوازم گوناگون مانند چراغها،چرخها ...
_قرار دادن سپر در خط کلی اتومبیل
_پروفیلاژ عقب اتومبیل
_از بین بردن یالهای زنده یا تیز.

ژاك لاشنیت(كاشیگر)

Marshal
01-03-2010, 03:37 PM
آیرودینامیک اتومبیل

اثرهای جریان هوا در اطراف اجسام متحرک تنها به هواپیما سازی خلاصه نمیشود، بلکه با سرعتهایی که اکنون دست یافته اند ، در اغلب شکلهای حرکت ، با مسئله ای به نام مقاومت هوا مواجه اند.
یکی از نمونه های آن رکورد سرعت روی خط آهن است.
بدون مطالعه ی دقیق روی پروفیل آیرودینامیکی موتورهایی که در مقابل باد کمترین مقاومت هوا را متحمل شود ، رسیدن به چنین سرعتهایی نا ممکن بود.
در اتومبیل نیز نتیجه بهتر از این نیست، با این نتیجه ی مستقیم که هر گونه توفیق در مقابل کاهش مقاومت در مقابل پیشروی وسیله ،به کاهش توان لازم و سرانجام کاهش سوخت بازتاب دارد.ولی از طرف دیگر،شکل آیرودینامیکی ایده آل همواره با کیفیت مطلوب از لحاظ جای سرنشینان و راحتی آنان متناسب نیست . همین امر ایجاب میکند که چیزی در بینابین انتخاب شود.
از نظر آیرودینامیکی ،تنها خودروهای مسابقه که به منظور راندن در خط مستقیم و روی پیست مطلقا هموار طراحی میشوند، میتوانند به وضع ایده آل ساخته شوند .
برآیند اثرهای هوا روی اتومبیل را نیز میتوان ،مانند بال هواپیما، به سه نیروی پورتانس کشند،نیروی سوق و رانش تقسیم کرد.
اولی عملا قابل چشمپوشی است ؛ با وجود این لازم است خاطر نشان شود که در اتومبیل های مسابقه که سرعتشان خیلی زیاد است ، در جستجوی پورتانس کم ولی ضعیفند تا موجب شود اتومبیل بیشتر به زمین بچسبد.
نیروی سوق در واقع وارد خط محاسبه نمیشود، مگر به مقدارهای خیلی مهم مولفه ی جانبی سرعت باد .بر عکس ، کشند با مجذور سرعت اتومبیل متناسب است ومساحت مترکوپل ، حتی در مورد اتومبیلهای سری معمولی، نقش عمده بازی میکند.
مطالعه روی شکل بالها و بدنه ی هواپیما به ما نشان داده است که با افزایش پروفیل (پروفیل لایه ای، بدنه های خیلی کشیده)میتوان از حضور کنش در اطراف جسم پیشگیری کرد.

در مورد اتومبیل نیز چنین است ، یعنی جسم دوکی شکل که نسبت طول بر قطر در آن حدود 3 خواهد بود.در این حالت، رشته های هوایی که از جسم فاصله گرفته بودند به دیواره ی جسم میچسبند و در عقب به هم ملحق میشوند؛در این صورت ، کشند عملا تنها کشند اصطکاک است وکشند شکل تقریبا صفر است. بنابراین، تمام هنر دانشمندان آیرودینامیک تطبیق این شکل نظری با نیازهای سرنشینان اتومبیل است.

مطالعه شکلهای مختلف اتومبیلها در طول دهه های اخیر به تکاملهای زیر انجامیده است :

_آیرودینامیکی کردن لوازم گوناگون مانند چراغها،چرخها ...

_قرار دادن سپر در خط کلی اتومبیل

_پروفیلاژ عقب اتومبیل

_از بین بردن یالهای زنده یا تیز.

ژاك لاشنیت(كاشیگر)










تئوري‌ حركت‌ سيال‌

از مشخصات‌ سيال‌ و حركت‌ آن‌ مي‌توان‌ فشار، تنش‌ برشي‌، دانستيه‌، درجه‌ حرارت‌، سرعت‌ و شتاب‌ را برشمرد بررسي‌ نظري‌حركت‌ سيال‌ به‌ معني‌ محاسبه‌ اين‌ مشخصات‌ با توجه‌ به‌ شرايط‌ اوليه‌ و مرزي‌ هر مسئله‌ است‌ كه‌ از حل‌ معادلات‌ اساسي‌ جريان‌ وروابط‌ بين‌ مشخصات‌ ترموديناميكي‌ و مكانيكي‌ سيال‌ بدست‌ مي‌آيد. به‌ خاطر صرفه‌ جويي‌ در هزينه‌ها و امكان‌ پذيري‌ آزمايش‌حتي‌ المقدور سعي‌ مي‌شود بر روي‌ نمونه‌ با اندازه‌ كوچكتر آزمايش‌ صورت‌ داد كه‌ در اين‌ صورت‌ بايد شرايط‌ مكانيكي‌ مشابه‌ ايجادكرد كه‌ شرط‌ لازم‌ و كافي‌ براي‌ وجود تشابه‌، تشابه‌ هندسي‌ بين‌ مدل‌ و اصل‌ و برابري‌ اعداد بي‌ بعد جريان‌ است‌. عدد بي‌بعد هم‌ دراكثر موارد عدد رينولدز Re است‌ كه‌ در صورت‌ نبودن‌ اثر تراكم‌ پذيري‌ و ثقلي‌ (كه‌ در مورد خودرو چنين‌ است‌) مي‌توان‌ نيروها وكميات‌ بي‌ بعد مربوط‌ به‌ اثرهاي‌ گفته‌ شده‌ بالا را تابعي‌ از آن‌ دانست‌.

نيروها و كشتاورهاي‌ منتقل‌ شده‌ به‌ بدنه‌ يا در آزمايش‌ مستقيم‌ بدست‌ مي‌آيد و يا از انتگرال‌گيري‌ تنش‌ برشي‌ و فشارهاي‌ محاسبه‌شده‌ بر روي‌ بدنه‌ حاصل‌ مي‌شود. ويژگي‌ جريانهاي‌ با عدد رينولدز زياد آن‌ است‌ كه‌ تغيير سرعت‌ شديد و در نتيجه‌ تنش‌ برشي‌، تنهادر ناحيه‌اي‌ بسيار نزديك‌ به‌ بدنه‌ پيش‌ مي‌آيد و به‌ جز در اين‌ ناحيه‌ و ناحيه‌هايي‌ در پشت‌ جسم‌ كه‌ جريان‌ اين‌ لايه‌ پخش‌ مي‌شود،مي‌توان‌ جريان‌ را بدون‌ را بدون‌ اصطكاك‌ در نظر گرفت‌ لايه‌ نزديك‌ به‌ ديواره‌ موسوم‌ به‌ لايه‌ مرزي‌ بوده‌ كه‌ در ابتدا جسم‌ هميشه‌ آرام‌و بسته‌ به‌ شرايط‌، در جايي‌ روي‌ جسم‌ مي‌تواند توربولانت‌ شود. اين‌ لايه‌ نازك‌ نقش‌ عمده‌اي‌ بر نيروهاي‌ ايروديناميكي‌ داشته‌ وبويژه‌ هنگاميكه‌ از روي‌ جسم‌ جدا مي‌شود (جدايي‌ لايه‌ مرزي‌) تأثير عمده‌اي‌ بر كل‌ ميدان‌ جريان‌ و آثار آن‌ مي‌گذارد.

در بررسي‌ نظري‌ جريان‌، ابتدا وجود لايه‌ مرزي‌ ناديده‌ گرفته‌ مي‌شود و جريان‌ را بطور غير چسبنده‌ (بي‌ اصطكاك‌) مطالعه‌ مي‌كنند وسرعت‌ فشار وارد بر بدنه‌ را بدست‌ مي‌آورند. سرعت‌ و فشار بدست‌ آمده‌ را سرعت‌ و فشاربر روي‌ لايه‌ مرزي‌ روي‌ جسم‌ مي‌گيرند.اين‌ سرعت‌ و فشار نقش‌ اساسي‌ بر شكل‌گيري‌ و ماندگاري‌ لايه‌ مرزي‌ روي‌ بدنه‌ دارد.

از پديده‌هاي‌ مهم‌ جريان‌ خارجي‌ جدايي‌ لايه‌ مرزي‌ است‌، و آن‌ در قسمت‌ هايي‌ پيش‌ مي‌آيد كه‌ تغيير فشار بر روي‌ بدنه‌ مثبت‌ و از حدي‌ بيشتر باشد.

جريان‌ روي‌ استوانه‌، نمونه‌اي‌ است‌ كه‌ مي‌توان‌ اين‌ پديده‌ و آثار آن‌ را نشان‌ داد. در حالت‌ (b) عدد رنيولدز 105 *Re=1.9 كه‌ لايه‌ مرزي‌ آرام‌ بوده‌ و از روي‌ بدنه‌جدا شده‌ است‌ و در حالت‌ (C) عدد رينولدز 105*Re=6.7 لايه‌ مرزي‌ ابتدا توربولانت‌ شده‌ و سپس‌ جدا شده‌ است‌. ديده‌ مي‌شودكه‌ اولاً با جدا شدن‌ لايه‌ شكل‌ جديد و واقعي‌ جريان‌ بدست‌ مي‌آيد. ثانياً شكل‌ جريان‌ و محل‌ جدايي‌ بستگي‌ به‌ توربولانت‌ شدن‌لايه‌ مرزي‌ و يا عدد Re دارد.

براي‌ اين‌ منظور بدنه‌ خودرو به‌ گونه‌اي‌ طراحي‌ مي‌شود كه‌ محل‌ جدايي‌ لايه‌ در محلي‌، براي‌ مثال‌ بالاي‌ شيشه‌ عقب‌ ثابت‌ بماند.شيب‌ سقف‌ تا محل‌ شيشه‌ عقب‌ را بايد بنحوي‌ ساخت‌ كه‌ ضمن‌ بازيافت‌ بيشتر فشار، جريان‌ نيز بر روي‌ بدنه‌ بماند و از روي‌ شيشه عقب‌ جدا شود.

روش‌هاي‌ اندازه‌گيري‌ ممانها نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ (روشهاي‌ اندازه‌گيري‌ و محاسبه‌ نيروهاي‌ وارد برخودرو)

مقدار دقيق‌ ممانها و نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ وارده‌ بر بدنة‌ خودرو معمولاً در تونل‌ توسط‌ بالانس‌ آيروديناميكي‌ بدست‌ مي‌آيد. يك‌سيستم‌ داراي‌ محورهاي‌ مستطيلي‌ است‌ كه‌ بعنوان‌ سيستم‌ مختصات‌ استفاده‌ مي‌شودكه‌ مركز آن‌ در مركز نقاط‌ برخورد (تماس‌)چرخهااست‌ و بستگي‌ به‌ خودرو و سيستم‌ مختصاتي‌ بكار گرفته‌ شده‌ در ديناميك‌ خودرو دارد (مانند خصوصيات‌ فني‌ ديناميك‌خودرو) به‌ همين‌ علت‌ انتقال‌ داده‌ها از يك‌ تونل‌ باد با همان‌ نشانه‌ها و خواص‌ براي‌ مطالعه‌ اثرات‌ نيروها و ممانهاي‌ آيروديناميكي‌روي‌ خواص‌ حركتي‌ امكانپذير است‌. اما اين‌ سيستم‌ مختصاتي‌ با سيستم‌ مورد استفاده‌ در علوم‌ هوا- فضا متفاوت‌ است‌ زيرامحورهاي‌ x و z داراي‌ جهات‌ متفاوتي‌ هستند.

اما اينكه‌ بالانس‌ تونل‌ باد چگونه‌ است‌ به‌ بررسي‌ آن‌ مي‌پردازيم.

بالانس‌ تونل‌ باد

مهارت‌ بالانس‌ تونل‌ باد عبارتست‌ از اندازه‌گيري‌ ممانها و نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ عمل‌ كننده‌ روي‌ خودرو و تجزيه‌ آن‌ به‌ سه‌ مؤلفه‌سيستم‌ مختصاتي‌ (بالانس‌ شش‌ مؤلفه‌اي‌). توسط‌ جريان‌ متقارن‌ (زاويه‌ برخورد 0=b )نيروها فقط‌ در جهات‌ x و z و ممان‌ در جهت‌ yبوجود مي‌آيند، مقياس‌ سه‌ مؤلفه‌اي‌ براي‌ تحليل‌ ساده‌تر خواهد بود. براي‌ اندازه‌گيري‌ دقيق‌ ممانها و نيروها، بالانس‌ تونل‌ باد بايدداراي‌ خصوصيات‌ زير باشد.

1- ساختار بالانس‌ نبايد اجازة‌ عبور جريان‌ در اطراف‌ خودرو را بدهد. اگر از يك‌ وسيله‌ كمكي‌ استفاده‌ شود (مانند اتصال‌ خودروبه‌ يك‌ پايه‌) تأثيرآن‌ روي‌ نتايج‌ بايد قبلاً تعيين‌ شود تا بتوان‌ مقادير را تصحيح‌ كرد.

2- وضعيت‌ خودرو در حين‌ اندازه‌گيري‌ نبايد تغييري‌ داشته‌ باشد.

3- از آنجا كه‌ نيروهاي‌ بالابر آيروديناميكي‌ كه‌ بايد محاسبه‌ شوند تنها جزيي‌ از وزن‌ خودرو هستند براي‌ دقت‌ بيشتر بايد نيروهاي‌در جهت‌ محورz توسط‌ وزنه‌هاي‌ مجازي‌ جبران‌ شوند.

4- اگر اندازه‌گيريها تحت‌ زاويه‌ برخورد صورت‌ مي‌گيرند، بالانس‌ بايستي‌ حول‌ محور z قابليت‌ چرخشي‌ داشته‌ باشد.

5- انتقال‌ نيرو بين‌ جسم‌ تحت‌ آزمايش‌ و تجهيزات‌ تنظيم‌ نيرو بايد بدون‌ اصطكاك‌ و هيسترزيس‌ باشد. به‌ اين‌ علت‌ استفاده‌ ازاجزاء دقيق‌ مانند تركيبات‌ نوك‌ تيز و شيار دار، لوله‌هاي‌ الاستيك‌ يا ياتاقانهاي‌ نيوماتيكي‌ و هيدروستاتيكي‌ و...ضروري‌ است‌.

در حال‌ حاضر بالانسهاي‌ اتوماتيك‌ داراي‌ بيشترين‌ استفاده‌ هستند. براي‌ مدت‌ زمان‌ طولاني‌ از بالانسهاي‌ ميله‌اي‌ (beam-scade)استفاده‌ مي‌شد كه‌ اجزاء آنها عبارتند از ميله‌هاي‌ بالانس‌ با قابليت‌ تنظيم‌ از طريق‌ برق‌.

وقتي‌ ميله‌ به‌ سمت‌ پائين‌ حركت‌ مي‌كند، يك‌ موتور بصورت‌ اتوماتيك‌ وزن‌ موثر را در جهت‌ خلاف‌ آن‌ تغيير مي‌دهد تاميله‌ دوباره‌بالانس‌ شود. روش‌ دقيق‌تر و سريعتر اندازه‌گيري‌ نيروها عبارتست‌ از سلولهاي‌ الكتريكي‌ (electricload cell) داراي‌ دقت‌ بالا.

اين‌ روش‌ها هم‌ اكنون‌ در بالانس‌ تونلهاي‌ بادي‌ پيشرفته‌ استفاده‌ مي‌شوند زيرا داراي‌ ظرفيت‌ بالا و مصرف‌ كم‌ انرژي‌ هستند.

روابط عمومی آکو
01-03-2010, 07:10 PM
آیرودینامیک اتومبیل

اثرهای جریان هوا در اطراف اجسام متحرک تنها به هواپیما سازی خلاصه نمیشود، بلکه با سرعتهایی که اکنون دست یافته اند ، در اغلب شکلهای حرکت ، با مسئله ای به نام مقاومت هوا مواجه اند.
یکی از نمونه های آن رکورد سرعت روی خط آهن است.
بدون مطالعه ی دقیق روی پروفیل آیرودینامیکی موتورهایی که در مقابل باد کمترین مقاومت هوا را متحمل شود ، رسیدن به چنین سرعتهایی نا ممکن بود.
در اتومبیل نیز نتیجه بهتر از این نیست، با این نتیجه ی مستقیم که هر گونه توفیق در مقابل کاهش مقاومت در مقابل پیشروی وسیله ،به کاهش توان لازم و سرانجام کاهش سوخت بازتاب دارد.ولی از طرف دیگر،شکل آیرودینامیکی ایده آل همواره با کیفیت مطلوب از لحاظ جای سرنشینان و راحتی آنان متناسب نیست . همین امر ایجاب میکند که چیزی در بینابین انتخاب شود.
از نظر آیرودینامیکی ،تنها خودروهای مسابقه که به منظور راندن در خط مستقیم و روی پیست مطلقا هموار طراحی میشوند، میتوانند به وضع ایده آل ساخته شوند .
برآیند اثرهای هوا روی اتومبیل را نیز میتوان ،مانند بال هواپیما، به سه نیروی پورتانس کشند،نیروی سوق و رانش تقسیم کرد.
اولی عملا قابل چشمپوشی است ؛ با وجود این لازم است خاطر نشان شود که در اتومبیل های مسابقه که سرعتشان خیلی زیاد است ، در جستجوی پورتانس کم ولی ضعیفند تا موجب شود اتومبیل بیشتر به زمین بچسبد.
نیروی سوق در واقع وارد خط محاسبه نمیشود، مگر به مقدارهای خیلی مهم مولفه ی جانبی سرعت باد .بر عکس ، کشند با مجذور سرعت اتومبیل متناسب است ومساحت مترکوپل ، حتی در مورد اتومبیلهای سری معمولی، نقش عمده بازی میکند.
مطالعه روی شکل بالها و بدنه ی هواپیما به ما نشان داده است که با افزایش پروفیل (پروفیل لایه ای، بدنه های خیلی کشیده)میتوان از حضور کنش در اطراف جسم پیشگیری کرد.

در مورد اتومبیل نیز چنین است ، یعنی جسم دوکی شکل که نسبت طول بر قطر در آن حدود 3 خواهد بود.در این حالت، رشته های هوایی که از جسم فاصله گرفته بودند به دیواره ی جسم میچسبند و در عقب به هم ملحق میشوند؛در این صورت ، کشند عملا تنها کشند اصطکاک است وکشند شکل تقریبا صفر است. بنابراین، تمام هنر دانشمندان آیرودینامیک تطبیق این شکل نظری با نیازهای سرنشینان اتومبیل است.

مطالعه شکلهای مختلف اتومبیلها در طول دهه های اخیر به تکاملهای زیر انجامیده است :

_آیرودینامیکی کردن لوازم گوناگون مانند چراغها،چرخها ...

_قرار دادن سپر در خط کلی اتومبیل

_پروفیلاژ عقب اتومبیل

_از بین بردن یالهای زنده یا تیز.

ژاك لاشنیت(كاشیگر)










تئوري‌ حركت‌ سيال‌

از مشخصات‌ سيال‌ و حركت‌ آن‌ مي‌توان‌ فشار، تنش‌ برشي‌، دانستيه‌، درجه‌ حرارت‌، سرعت‌ و شتاب‌ را برشمرد بررسي‌ نظري‌حركت‌ سيال‌ به‌ معني‌ محاسبه‌ اين‌ مشخصات‌ با توجه‌ به‌ شرايط‌ اوليه‌ و مرزي‌ هر مسئله‌ است‌ كه‌ از حل‌ معادلات‌ اساسي‌ جريان‌ وروابط‌ بين‌ مشخصات‌ ترموديناميكي‌ و مكانيكي‌ سيال‌ بدست‌ مي‌آيد. به‌ خاطر صرفه‌ جويي‌ در هزينه‌ها و امكان‌ پذيري‌ آزمايش‌حتي‌ المقدور سعي‌ مي‌شود بر روي‌ نمونه‌ با اندازه‌ كوچكتر آزمايش‌ صورت‌ داد كه‌ در اين‌ صورت‌ بايد شرايط‌ مكانيكي‌ مشابه‌ ايجادكرد كه‌ شرط‌ لازم‌ و كافي‌ براي‌ وجود تشابه‌، تشابه‌ هندسي‌ بين‌ مدل‌ و اصل‌ و برابري‌ اعداد بي‌ بعد جريان‌ است‌. عدد بي‌بعد هم‌ دراكثر موارد عدد رينولدز re است‌ كه‌ در صورت‌ نبودن‌ اثر تراكم‌ پذيري‌ و ثقلي‌ (كه‌ در مورد خودرو چنين‌ است‌) مي‌توان‌ نيروها وكميات‌ بي‌ بعد مربوط‌ به‌ اثرهاي‌ گفته‌ شده‌ بالا را تابعي‌ از آن‌ دانست‌.

نيروها و كشتاورهاي‌ منتقل‌ شده‌ به‌ بدنه‌ يا در آزمايش‌ مستقيم‌ بدست‌ مي‌آيد و يا از انتگرال‌گيري‌ تنش‌ برشي‌ و فشارهاي‌ محاسبه‌شده‌ بر روي‌ بدنه‌ حاصل‌ مي‌شود. ويژگي‌ جريانهاي‌ با عدد رينولدز زياد آن‌ است‌ كه‌ تغيير سرعت‌ شديد و در نتيجه‌ تنش‌ برشي‌، تنهادر ناحيه‌اي‌ بسيار نزديك‌ به‌ بدنه‌ پيش‌ مي‌آيد و به‌ جز در اين‌ ناحيه‌ و ناحيه‌هايي‌ در پشت‌ جسم‌ كه‌ جريان‌ اين‌ لايه‌ پخش‌ مي‌شود،مي‌توان‌ جريان‌ را بدون‌ را بدون‌ اصطكاك‌ در نظر گرفت‌ لايه‌ نزديك‌ به‌ ديواره‌ موسوم‌ به‌ لايه‌ مرزي‌ بوده‌ كه‌ در ابتدا جسم‌ هميشه‌ آرام‌و بسته‌ به‌ شرايط‌، در جايي‌ روي‌ جسم‌ مي‌تواند توربولانت‌ شود. اين‌ لايه‌ نازك‌ نقش‌ عمده‌اي‌ بر نيروهاي‌ ايروديناميكي‌ داشته‌ وبويژه‌ هنگاميكه‌ از روي‌ جسم‌ جدا مي‌شود (جدايي‌ لايه‌ مرزي‌) تأثير عمده‌اي‌ بر كل‌ ميدان‌ جريان‌ و آثار آن‌ مي‌گذارد.

در بررسي‌ نظري‌ جريان‌، ابتدا وجود لايه‌ مرزي‌ ناديده‌ گرفته‌ مي‌شود و جريان‌ را بطور غير چسبنده‌ (بي‌ اصطكاك‌) مطالعه‌ مي‌كنند وسرعت‌ فشار وارد بر بدنه‌ را بدست‌ مي‌آورند. سرعت‌ و فشار بدست‌ آمده‌ را سرعت‌ و فشاربر روي‌ لايه‌ مرزي‌ روي‌ جسم‌ مي‌گيرند.اين‌ سرعت‌ و فشار نقش‌ اساسي‌ بر شكل‌گيري‌ و ماندگاري‌ لايه‌ مرزي‌ روي‌ بدنه‌ دارد.

از پديده‌هاي‌ مهم‌ جريان‌ خارجي‌ جدايي‌ لايه‌ مرزي‌ است‌، و آن‌ در قسمت‌ هايي‌ پيش‌ مي‌آيد كه‌ تغيير فشار بر روي‌ بدنه‌ مثبت‌ و از حدي‌ بيشتر باشد.

جريان‌ روي‌ استوانه‌، نمونه‌اي‌ است‌ كه‌ مي‌توان‌ اين‌ پديده‌ و آثار آن‌ را نشان‌ داد. در حالت‌ (b) عدد رنيولدز 105 *re=1.9 كه‌ لايه‌ مرزي‌ آرام‌ بوده‌ و از روي‌ بدنه‌جدا شده‌ است‌ و در حالت‌ (c) عدد رينولدز 105*re=6.7 لايه‌ مرزي‌ ابتدا توربولانت‌ شده‌ و سپس‌ جدا شده‌ است‌. ديده‌ مي‌شودكه‌ اولاً با جدا شدن‌ لايه‌ شكل‌ جديد و واقعي‌ جريان‌ بدست‌ مي‌آيد. ثانياً شكل‌ جريان‌ و محل‌ جدايي‌ بستگي‌ به‌ توربولانت‌ شدن‌لايه‌ مرزي‌ و يا عدد re دارد.

براي‌ اين‌ منظور بدنه‌ خودرو به‌ گونه‌اي‌ طراحي‌ مي‌شود كه‌ محل‌ جدايي‌ لايه‌ در محلي‌، براي‌ مثال‌ بالاي‌ شيشه‌ عقب‌ ثابت‌ بماند.شيب‌ سقف‌ تا محل‌ شيشه‌ عقب‌ را بايد بنحوي‌ ساخت‌ كه‌ ضمن‌ بازيافت‌ بيشتر فشار، جريان‌ نيز بر روي‌ بدنه‌ بماند و از روي‌ شيشه عقب‌ جدا شود.

روش‌هاي‌ اندازه‌گيري‌ ممانها نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ (روشهاي‌ اندازه‌گيري‌ و محاسبه‌ نيروهاي‌ وارد برخودرو)

مقدار دقيق‌ ممانها و نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ وارده‌ بر بدنة‌ خودرو معمولاً در تونل‌ توسط‌ بالانس‌ آيروديناميكي‌ بدست‌ مي‌آيد. يك‌سيستم‌ داراي‌ محورهاي‌ مستطيلي‌ است‌ كه‌ بعنوان‌ سيستم‌ مختصات‌ استفاده‌ مي‌شودكه‌ مركز آن‌ در مركز نقاط‌ برخورد (تماس‌)چرخهااست‌ و بستگي‌ به‌ خودرو و سيستم‌ مختصاتي‌ بكار گرفته‌ شده‌ در ديناميك‌ خودرو دارد (مانند خصوصيات‌ فني‌ ديناميك‌خودرو) به‌ همين‌ علت‌ انتقال‌ داده‌ها از يك‌ تونل‌ باد با همان‌ نشانه‌ها و خواص‌ براي‌ مطالعه‌ اثرات‌ نيروها و ممانهاي‌ آيروديناميكي‌روي‌ خواص‌ حركتي‌ امكانپذير است‌. اما اين‌ سيستم‌ مختصاتي‌ با سيستم‌ مورد استفاده‌ در علوم‌ هوا- فضا متفاوت‌ است‌ زيرامحورهاي‌ x و z داراي‌ جهات‌ متفاوتي‌ هستند.

اما اينكه‌ بالانس‌ تونل‌ باد چگونه‌ است‌ به‌ بررسي‌ آن‌ مي‌پردازيم.

بالانس‌ تونل‌ باد

مهارت‌ بالانس‌ تونل‌ باد عبارتست‌ از اندازه‌گيري‌ ممانها و نيروهاي‌ آيروديناميكي‌ عمل‌ كننده‌ روي‌ خودرو و تجزيه‌ آن‌ به‌ سه‌ مؤلفه‌سيستم‌ مختصاتي‌ (بالانس‌ شش‌ مؤلفه‌اي‌). توسط‌ جريان‌ متقارن‌ (زاويه‌ برخورد 0=b )نيروها فقط‌ در جهات‌ x و z و ممان‌ در جهت‌ yبوجود مي‌آيند، مقياس‌ سه‌ مؤلفه‌اي‌ براي‌ تحليل‌ ساده‌تر خواهد بود. براي‌ اندازه‌گيري‌ دقيق‌ ممانها و نيروها، بالانس‌ تونل‌ باد بايدداراي‌ خصوصيات‌ زير باشد.

1- ساختار بالانس‌ نبايد اجازة‌ عبور جريان‌ در اطراف‌ خودرو را بدهد. اگر از يك‌ وسيله‌ كمكي‌ استفاده‌ شود (مانند اتصال‌ خودروبه‌ يك‌ پايه‌) تأثيرآن‌ روي‌ نتايج‌ بايد قبلاً تعيين‌ شود تا بتوان‌ مقادير را تصحيح‌ كرد.

2- وضعيت‌ خودرو در حين‌ اندازه‌گيري‌ نبايد تغييري‌ داشته‌ باشد.

3- از آنجا كه‌ نيروهاي‌ بالابر آيروديناميكي‌ كه‌ بايد محاسبه‌ شوند تنها جزيي‌ از وزن‌ خودرو هستند براي‌ دقت‌ بيشتر بايد نيروهاي‌در جهت‌ محورz توسط‌ وزنه‌هاي‌ مجازي‌ جبران‌ شوند.

4- اگر اندازه‌گيريها تحت‌ زاويه‌ برخورد صورت‌ مي‌گيرند، بالانس‌ بايستي‌ حول‌ محور z قابليت‌ چرخشي‌ داشته‌ باشد.

5- انتقال‌ نيرو بين‌ جسم‌ تحت‌ آزمايش‌ و تجهيزات‌ تنظيم‌ نيرو بايد بدون‌ اصطكاك‌ و هيسترزيس‌ باشد. به‌ اين‌ علت‌ استفاده‌ ازاجزاء دقيق‌ مانند تركيبات‌ نوك‌ تيز و شيار دار، لوله‌هاي‌ الاستيك‌ يا ياتاقانهاي‌ نيوماتيكي‌ و هيدروستاتيكي‌ و...ضروري‌ است‌.

در حال‌ حاضر بالانسهاي‌ اتوماتيك‌ داراي‌ بيشترين‌ استفاده‌ هستند. براي‌ مدت‌ زمان‌ طولاني‌ از بالانسهاي‌ ميله‌اي‌ (beam-scade)استفاده‌ مي‌شد كه‌ اجزاء آنها عبارتند از ميله‌هاي‌ بالانس‌ با قابليت‌ تنظيم‌ از طريق‌ برق‌.

وقتي‌ ميله‌ به‌ سمت‌ پائين‌ حركت‌ مي‌كند، يك‌ موتور بصورت‌ اتوماتيك‌ وزن‌ موثر را در جهت‌ خلاف‌ آن‌ تغيير مي‌دهد تاميله‌ دوباره‌بالانس‌ شود. روش‌ دقيق‌تر و سريعتر اندازه‌گيري‌ نيروها عبارتست‌ از سلولهاي‌ الكتريكي‌ (electricload cell) داراي‌ دقت‌ بالا.

اين‌ روش‌ها هم‌ اكنون‌ در بالانس‌ تونلهاي‌ بادي‌ پيشرفته‌ استفاده‌ مي‌شوند زيرا داراي‌ ظرفيت‌ بالا و مصرف‌ كم‌ انرژي‌ هستند.

با سلام وقت بخیر
مقاله جالبی بود ، حسن انتخاب تمامی اعضاء ارزشمند و مدیران محترم آکو فروم در خصوص مقالاتی که در سایت درج می نمایند ، قابل تقدیر است .

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- روابط عمومی آکو

Marshal
01-04-2010, 12:14 PM
با سلام وقت بخیر
مقاله جالبی بود ، حسن انتخاب تمامی اعضاء ارزشمند و مدیران محترم آکو فروم در خصوص مقالاتی که در سایت درج می نمایند ، قابل تقدیر است .

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- روابط عمومی آکو

سلام و عرض خسته نباشید
سپاس بابت الطاف شما و دیگر عزیزان
به مرور مقاله را توسعه داده و مطالب همردیف و موازی را در این تاپیک درج می کنم تا تاپیک جامع مناسبتری بشود.
سپاس
مارشال

Marshal
03-28-2011, 02:18 AM
آیرودینامیک پرواز

تاریخچه

برادران رایت توانستند با استفاده از نبوغ و خلاقیت خود در دهم دسامبر 1903 که آرزوی دیرینه بشر را که پرواز بود تحقیق بخشند و از زمانی که اسحاق نیوتن فیزیکدان انگلیسی ، نیروی جاذبه را کشف کرد، فکر پرواز و غلبه بر نیروی جاذبه در انسان شدت بیشتری یافت. برادران رایت که یک مغازه تعمیرات دوچرخه داشتند، همیشه در فکر پرواز بودند.

آنها بر اساس اطلاعات و مطالعات که در مورد پرواز داشتند به ساخت بالها و طراحی هواپیما پرداختند. سپس یک تونل باد کوچک ساخته و اجزای آیرودینامیکی هواپیمای خود را که از طراحی کاملا نوین و پیشرفته برخوردار بود، آزمایش کردند. و اولین پرواز قابل کنترل هواپیما را انجام دادند. زمانی که هواپیما به پرواز در می‌آید تحت تاثیر نیروهای آیرودینامیکی قرار می‌گیرد.
نیروی آیرودینامیکی

نیروی آیرودینامیک در اثر وزش باد بر روی یک جسم تولید می‌شود. این جسم می‌تواند تیر چراغ‌ برق ، یک آسمان خراش ، پل ، هواپیما و یا کابل برق فشار قوی باشد. اما بازتاب نیروی آیرودینامیکی که ایجاد می‌شود، بستگی به شکل این جسم خاص که در معرض وزش باد قرار گرفته است. اگر هم پهن و دارای زاویه تند باشد در برابر باد مقاومت می‌کند و در جهت وزش باد خم می‌شود. اما اگر دارای زوایای خمیده و یا نیم‌دایره باشد، مقاومت کمتری نسبت به سایر اجسام خواهند داشت. نیروهای آیرودینامیکی شامل چهار نیرو می‌شود، که این نیروها عبارتند از :
نیروی برا (LIFT)

نیروی برا ، نیرویی است که باعث بالا رفتن هواپیما یا هلیکوپتر و اجسام برنده ایجاد می‌شود. برای اینکه این نیرو ایجاد شود باید جسم مورد نظر شکل خاصی داشته باشد، مطلوب‌ترین شکل می‌تواند به صورت یک قطره آب و یا یک جسم که یک طرفش نیم‌دایره و طرف مقابل آن زاویه تند داشته باشد. اگر این جسم به گوشه‌ای در جریان هوا قرار گیرد که باد از سمت جسم که حالت نیم‌دایره دارد بوزد و از طرف مقابل که زاویه تندی دارد جسم را ترک کند، نیروی برا ایجاد خواهد شد. وقتی که مولکولهای هوا با لبه جلوی بال برخورد می‌کند، تعدادی به سمت بالا و تعدادی به سمت پایین بال متمایل می‌شوند. هر دو گروه مولکولها می‌بایستی در انتهای بال همزمان به یکدیگر برسند. چون بالای بال هواپیما انحنای بیشتری دارد و مسافت آن نسبت به زیر بال بیشتر است.

در نتیجه مولکولهایی که از سطح بالایی عبور می‌کنند. می‌بایستی با سرعت بیشتری حرکت کنند تا با مولکولهای سطح پایین همزمان به انتهای بال هواپیما برسند. این عمل باعث کاهش فشار هوا در سطح بالا نسبت به سطح پایین بال خواهد شد. اشاره به اصل برنولی وقتی که سرعت هوا در سطح بالای بال بیشتر از سطح پایینی آن باشد، فشار در سطح بالایی کم می‌شود. حال که فشار هوا در قسمت بالای بال کاهش می‌یابد و یک خلا نسبی ایجاد می‌شود که جسم را به طرف خود می‌کشد. این خلا نسبی همان نیروی برا می‌باشد که باعث بالا رفتن هواپیما می‌شود. هر چقدر سرعت هواپیما بیشتر باشد مقدار خلا نسبی نیز بیشتر می‌شود.
نیروی وزن (WEIGHT)

زمانی که ما روی زمین قرار گرفته‌ایم وزن ما بطور عمود بر مرکز زمین وارد می‌شود. وزن ما باعث قرار گرفتن روی زمین و نیز جاذبه‌ای که برما وارد می‌شود با وزن ما برابر خواهد بود. طبق قانون نیوتن ، نیروی جاذبه‌ای که بر جسم ما وارد می‌شود برابر با یک خواهد بود.
برای اینکه هواپیما به پرواز درآیند باید بر نیروی جاذبه غلبه کند. وزن همیشه در جهت مخالف نیروی برا است.
نیروی رانش (THRUST)

وقتی جسمی از زمین بلند شده و در فضا قرار می‌گیرد، باید نیروی رانش کافی داشته باشد. به عبارت دیگر نیروی رانش باعث می‌شود تا هواپیما به طرف جلو حرکت کرده و جریان لازم را ایجاد کند. جریان ایجاد شده تولید نیروی برا این کار را خواهد کرد. در هواپیما نیروی رانش بوسیله موتور فراهم می‌شود.
نیروی پسا (DRAG)



طبق قانون نیوتن هر عملی یک عکس‌العمل در جهت مخالف خواهد داشت به دلیل اینکه نیروی رانش باعث جلو رفتن هواپیما می‌شود. افزایش این نیرو باعث افزایش نیروی پسا خواهد شد. وجود نیروی پسا یک امر اجتناب ناپذیر است ولی کارشناسان ، طراحان و سازندگان هواپیما سعی می‌کنند در حین پرواز از مقدار نیروی پسا کاسته شود.


شکل هواپیما ، هر قدر بالها نازکتر یا محل اتصال اجزا خارجی با بدنه زاویه‌هایی تند نداشته باشد، بخشی از نیروی پسا کاهش می‌یابد. بستگی به شکل خاص اجزایی که در تولید نیروی برا نقش دارند. مانند بالها ، و بخشی از بدنه . برای اینکه هواپیما بتواند سرعت‌های کم به اندازه کافی نیروی برا و در سرعت‌های زیاد از تولید نیروی پسا کاسته شود بالهای آن را به گونه‌ای مناسب طراحی می‌کنند.


پس متوجه می‌شویم که با افزایش نیروی رانش بر سرعت هواپیما افزوده می‌شود. با افزوده شدن سرعت هواپیما ، جریان هوا نیز افزایش یافته و نیروی برا افزایش می‌یابد تا بر وزن هواپیما غلبه کند. با افزایش نیروی برا و رانش بر میدان نیروی پسا نیز افزوده خواهد شد. اما زمانی که هواپیما در مسیر پرواز قرار می‌گیرد کلیه نیروها به حالت تعادل در آمده و هواپیما با سرعت ثابتی به پرواز خود ادامه می‌دهد.

Mohajer
03-28-2011, 01:29 PM
درود

متاسفانه یکی از معایب لوگان ضریب درگ بالای این ماشین 0.36 هست.این مورد باعث شتاب گیری کندتر در سرعتهای بالا،افزایش مصرف سوخت و صدای بیشتر باد میشود.

1-کاهش ضریب درگ نکته ی مهمی در طراحی خودرو است ، که در آن کاهش مصرف سوخت به دست می آید.

2-از طرف دیگر پایین آوردن ارتفاع خودرو کمک می کند تا یک ماشین به سرعت بالا برسد. از این رو افزایش downforce برای به حداقل رساندن بلند شدن خودرو از سطح زمین در سرعتهای زیاد تاثیر دارد. افزایش downforce ماشین اجازه می دهد با سرعت بالاتر پیچ را طی کند.این خودروها (که مهمترین آنها مرسدس بنز CLR). برای دور زدن و مسابقه بهترین عملکرد را دارند.
در اتومبیل های فرمول یک، نیاز به downforce و ثبات بسیار مهم است. سازندگان این ماشین ها را برای به حداکثر رساندن downforce و حفظ ثبات طراحی میکنند .از سمت دیگر برای به حداقل رساندن عدد کلی C.D هم باید تلاش شود.در صورتیکه کاهش ضریب درگ باعث کم شدن نیروی Down Force میشود و اتومیبل را نامتعادل میکند.

3-خودروهای مدرن به طور متوسط ​​ ضریبی بین 0.30 و 0.35 دارند. SUVs، خودروهای بزرگتر و به طور معمول جعبه مانند درقسمت کاپوت، از 0.35-0.45 ضریب درگ دارند.
شیب شیشه جلوی اتومبیل باعث کاهش ضریب درگ میشود اما معایبی هم دارد، از جمله دید راننده کاهش می یابد. در اتومبیل های خاص می توانید به ضریبهای 0.25-0.30، هم برسید.
توجه داشته باشید که لاستیک پهن و اسپویلر باعث افزایش ضریب درگ میشوند!

4-ترمزهای دیسکی مدرن برای خنک کاری نیازمند به جریان هوا هستند باید انتخابی بین کاهش درگ و میزان خنک کاری ترمزها انجام گیرد بنابراین همواره یک نقطه بهینه برای این معضل در نظر گرفته می شود.

5-نکاتی که به طور معمول در خودروهای مدرن نسل های جدید مشاهده می شود :

-شکل بدنه صاف و یکنواخت و دارای گوشه هایی با انحنای مناسب
-افزایش زاویه شیشه جلو
-مخروطی شدن انتهای خودرو
-حداقل سازی شکافها و درزهای بدنه
-بهینه سازی آینه ها
-جایگزینی آینه ها با دوربین
-یکنواخت سازی زیر بدنه
-ایجاد دیفیوزرها
-یکنواخت سازی دیواره چرخها و گلگیر
-حداقل سازی فاصله گلگیر با چرخ
-طراحی سیستم خنک کاری
-کنترل هوای ورودی
-بررسی و ایجاد تغییرات بر روی جزییات بدنه خودرو

6-در زیر بقیه اتومبیلها و C.D آنها را مشاهده میکنید.




http://en.wikipedia.org/wiki/Automobile_drag_coefficients

امیدوارم این مقاله مفید باشد.