Потужність аеродинамічного тертя в машині - Практичні поради
Потужність, необхідна для підтримання транспортного засобу на постійній швидкості на рівній землі, розраховується з урахуванням двох сил тертя: аеродинамічного тертя та твердого тертя. Ці дві сили протистоять переміщенню, і двигун повинен їх компенсувати.
Решта статті передбачає стабілізовану швидкість руху на рівній землі. Потужності, про які ми говоримо, є тими, які необхідні для утримання автомобіля на стабілізованій швидкості: отже, це потужність "за кермом". Тому ми не враховуємо втрати в коробці передач та інших елементах трансмісії.
Потужність, сила та швидкість
Якщо існує сила F (у Ньютоні), яка знаходиться в тому ж напрямку і в напрямку, протилежному переміщенню (швидкість в м/с), потужність P (у ватах) цієї сили записується:
P = F.v.cos (F, v) = - F.v (косинус кута 180 ° між F і v дорівнює -1)
Щоб компенсувати цю втрату енергії (ми спонтанно сповільнюємось через тертя!), Двигун тому забезпечує ту саму потужність, але з позитивним знаком:
P = F.v
Зловживаючи мовою, ми також називатимемо "силою сили" це позитивне значення F.v.
Аеродинамічна сила тертя (Fa)
Аеродинамічне тертя виникає особливо на високій швидкості: сильний вітер штовхає більше, ніж слабкий вітер. В автомобільній галузі швидкості та аеродинаміка означають, що аеродинамічне тертя пропорційне квадрату швидкості v. Вони також пропорційні густині повітря ρ, передній поверхні S автомобіля та його специфічній аеродинаміці Cx.
Таким чином, ми маємо співвідношення:
Fa = 1/2.ρ.S.Cx.v²
Значення ρ (буква rho)
M = молярна маса повітря (0,029 кг/моль)
P = атмосферний тиск (101300Pa)
R = ідеальна газова постійна (8,314 Дж/моль/К)
T = температура в K (298K для 25 ° C, 273K для 0 ° C)
За цих умов: ρ = 0,029 x 101300/(8,31 x 298)
ρ = 1,186 кг/м 3 (при 25 ° C) і 1,295 кг/м 3 (при 0 ° C)
Значення S і Cx
S - фронтальна поверхня в м² (також звана головним крутним моментом): поверхня, що проектується у вертикальній площині, ортогональній вектору швидкості. Cx описує властиву аеродинаміці (коефіцієнт опору). Саме продукт SCx визначає силу для даного транспортного засобу. Це значення надається виробниками і варіюється для автомобілів загалом від 0,6 до 0,9 м².
Приклади SCx
BMW 530i: 0,630 м²
Peugeot 206: 0,653 м²
Grand C4 Picasso: 0,820 м²
V-значення
Швидкість вимірюється в м/с. Це параметр, який змінюється в драйвері !
Потужність аеродинамічного тертя (Па)
Значення цієї потужності записано:
Замінивши Fa його значенням:
Pa = 1/2.ρ.S.Cx.v 3
Щоб їхати вдвічі швидше, потрібно 8 в рази більше потужності.
Багажник має однакову фронтальну поверхню, але інший Cx, оскільки це задня частина автомобіля, яка зазнає аеродинамічного тертя! Але на швидкості, яку ми підтримуємо, аеродинамічне тертя незначне.
Аеродинаміка, яку вивчали у спортсменів
Для даної потужності її швидкість можна збільшити, зменшивши її значення на S або Cx. Спортсмени це добре розуміють, займаючи посади аеродинамічний бити рекорди швидкості.
Тверда сила тертя (Fs)
Це опір підшипників автомобіля. Властивість твердого тертя полягає в постійному значенні, незалежному від швидкості. З іншого боку, тверде тертя пропорційне масі автомобіля.
Таким чином, ми маємо співвідношення:
Фс = м.г.к
Значення М
Це загальна маса, дорівнює сумі: порожня вага транспортного засобу + водій + пасажири + можливий багаж
Значення G
Значення сили тяжіння: g = 9,81 м/с² (на Землі, на рівні землі)
K значення
Це коефіцієнт твердого тертя. Здається, це значення емпірично від 0,015 приблизно (+/- 10%), але залежить від транспортних засобів, їх підшипників, типу шин та рівня їх наповнення. Недостатній надув призводить до збільшення твердого тертя, перенапруження призводить до передчасного зносу шин та зменшення зчеплення. Широкі "спортивні" шини призводять до вищого значення k.
Потужність твердого тертя (Ps)
Значення цієї потужності записано:
Замінивши Fs на його значення:
Ps = m.g.k.v
Повна потужність тертя
Щоб підтримувати швидкість на рівній землі, необхідно боротися з цими двома силами тертя. Отже, загальна потужність, що подається (двигуном), записується:
P = 1/2.ρ.S.Cx.v3 + m.g.k.v
Потужність аеродинамічного тертя та твердого тертя
Вище наведено типовий приклад графіку, що показує силу аеродинамічного тертя та силу твердого тертя. Тверде тертя переважає на низькій швидкості і поступається місцем аеродинамічному тертю на високій швидкості.
Привіт, я пізно розкопав ваш дуже цікавий пост; чи можу я зв’язатися з вами безпосередньо електронною поштою? велике спасибі ! любитель автомобілів;-)
Привіт, ти можеш написати безпосередньо на [email protected]. сердечно
Чи легко виконати цей вчинок? Для когось винахідливого. Дякуємо за ваш дуже цікавий підручник.