معنی آیرودینامیک چیست را شاید بتوان در ابتدا به این صورت بیان کرد که همه خودروها برای حرکت کردن نیاز دارن تا توسط یک نیروی مشخصی بتوانند به حرکت ادامه دهند و در هنگام حرکت نیز باید تلاش کنند تا این مقدار از نیرو را حفظ کنند، اما واقعا برای حرکت یک خودرو چه مقدار نیرو لازم است و چطور باید این نیرو را اندازه گرفت، نیروی درگ در خودرو اصطلاحی است که برای این مواقع به کار برده می شود و درگ را به حداقل نیرویی می گویند که یک خودرو برای حرکت کردن نیاز دارد و مقدار این نیرو بسته به موارد مختلفی است. در ادامه به بررسی اینکه معنی آیرودینامیک چیست و طراحی آیرودینامیکی خودرو به چه معناست می پردازیم….
مفهوم آیرودینامیک خودرو چیست؟
هواپویش یا آیرودینامیک یکی از شاخه های دینامیک گازها و در حالت مفهومی تر دینامیک سیالات می باشد که رفتار جریان هوا و تاثیرات آن بر اجسام متحرک را مورد بررسی قرار می دهد. چنانچه قصد بر این باشد که یک مسئله آیرودینامیکی مورد بررسی قرار بگیرد از نظر محاسبه میدان سرعت و دمای هوا در اطراف یک جسم حساب خواهد شد که برای حل کردن آن باید معادله حاکم بر جریان سیال را حل کرد و بعد از آن می توان نیروها و گشتاورهای وارد شده بر جسم را حساب کرد.
جنبه های مختلف مساله های آیرودینامیکی
یک مساله آیرودینامیکی را می توان از منظر مختلفی مورد بررسی قرار دارد که یک طبقه بندی براساس الگوی جریان هوا می باشد و چنانچه مسئله آیرودینامیکی مرتبط با جریان هوا در اطراف یک جسم باشد به آن آیرودینامیک بیرونی هم گفته می شود و اگر به جریان هوای داخل یک محیط بسته مرتبط باشد، به آن آیرودینامیک درونی می گویند.
- برای آیرودینامیک بیرونی می توان اینگونه مثال زد که جریان هوا در اطراف یک هواپیما و مثالی برای آیرودینامیک درونی نیز، جریان هوا در داخل یک موتور جت یا تونل باد را اشاره کرد.
در روش دوم طبقه بندی مساله آیرودینامیک، چگالی هوا مورد بررسی قرار میگیرد که چنانچه چکالی هوا در تمامی نقاط میدان سیّال به طور ثابت باشد و یا بر اساس زمان تغییر نکند، جریان تراکم ناپذیر و در غیر اینصورت تراکم پذیر خواهد بود.
در روش سوم طبقه بندی مسئله های آیرودینامیکی که طبق ماخ جریان هوا می باشد، اگر عدد ماخ کوچکتر از یک باشد، جریان فروصوتی برقرار است و چنانچه نزدیک به یک باشد، جریان هَما صوتی صورت گرفته است. عددی بزرگتر از یک و کوچکتر از پنج جریان زبر صوتی و بزرگتر از پنج جریان فوق صوتی می باشد.
برای روش چهارم دسته بندی مساله آیرودینامیکی، گرانروی هوا مطرح است که اگر ضریب گرانروی به صورت خیلی کم و ناچیز تصور شود جریان غیر لزج و در غیر این صورت لزج نامیده می شود.
آیرودینامیک در تعریفی دیگر…
همانطور که گفته شد آیرودینامیک رفتار هوای متحرک را مورد بررسی قرار می دهد و چنانچه بخواهیم از رفتار هوا به نفع خود استفاده کنیم، باید دید که هوا در زمان حرکت به چه صورت عمل می کند. تست هایی که در زمان دوچرخه سواری یا اتومبیل های بدون سقف انجام شده این برداشت می شود که یک تندباد دارای چه مقدار نیرو می باشد و در مبحث آیرودینامیک مسئله این است که از این نیروی عظیم برای بالا بردن و نگه داشتن هواپیما در ارتفاع استفاده می شود.
مثلا یک هواپیما دارای ۷۵ تن وزن است و بال های آن باید به شکلی طراحی شود که جریان هوا بتواند در آنها فشاری برابر با ۷۵ تن ایجاد کند، هدف از طراحی این بال ها این است که باد نسبی تنها مقدار نیرویی را بتواند تولید کند که هواپیما را در بالا نگه داشته تا مسیر خود را ادامه دهد به این دلیل که جریان هوا در اطراف هواپیما مقداری هم نیروی رو به عقب تولید می کند که این نیرو حرکت به سمت جلو را در هواپیما محدود می کند.
نیرویی که به سمت عقب باشد به نیروی درگ، رانش معکوس و یا نیروی پسار معروف است که به معنی به سمت عقب کشیدن هواپیما می باشد! می توان این طور بیان کرد که شما اگر به سمت باد رکاب بزنید یا بدوید احساس خواهید کرد نیرویی شما را به سمت عقب می کشد و نیروی پیشروی شما در حال کم شدن است.
نیروی درگ در خودرو چیست؟
این را می دانیم که هر خودرویی برای حرکت کردن همیشه با نیرویی از سمت هوا مواجه است که این نیرو در اصل همان نیروی درگ می باشد که در مسائل آیرودینامیکی مرتبط به طراحی و ساخت خودرو همیشه از اهمیت بسیار خاصی برخوردار می باشد، طراحی خودروسازان توسط به کارگیری ترفندهایی سعی در کم کردن این نیرو یا مقابله با آن است که البته لازم است بدانید هر نیرویی به عوامل مختلفی بستگی دارد تا یک خودرو دارای ضریب آیرودینامیکی یا ضریب پسار بهتری بتواند داشته باشد، بعضی از این عوامل عبارتند از:
- خطوط برروی بدنه خودرو که این خطوط به کار رفته در شکافتن هوا کمک زیادی می کند.
- جنس مواد استفاده شده در بدنه خودروها که بعضی از این مواد دارای اصطکاک کمتری با هوا می باشد و بسیار در صنعت خودروسازی مورد استفاده قرار میگیرند.
- شکل ظاهری خودرو نیز بسیار در این ضریب پسار تاثیرگذار است که می توان خودروهای اسپرت مانند لامبورگینی و فراری و یا برخی مدل خودروهای کراس اوور مانند هامر یا جیپ را مثال زد که طراحی آیرودینامیکی خودروها چقدر تاثیرگذار است.
از مواردی که در طراحی خودروها باید لحاظ کرد انجام دادن عملیاتی است که در قسمت هایی از خودرو گره و یا آشفتگی هوایی صورت نگیرد، این عوامل باعث می شود که خودرو برای برای ثابت ماندن حرکت خود تلاش بیشتری داشته باشد و از ضررهایی که دارد این است، تلاش بیشتر برای این تداوم به معنای مصرف سوخت بالاتر است که این گره ها همینطور باعث ناپایدار شدن خودروها هم می شوند.
طراحی خودروهای مسابقه بسیار از نظر آیرودینامیکی مهم هستند و می توان به خودروهای مسابقات فرمول یک اشاره کرد که دارای بالاترین سطح آیرودینامیک می باشد و به خاطر سرعت بسیار زیاد این خودروها باید مقاومت هوای کمتری نیز در این مدل خودروها وجود داشته باشد تا از سرعت این خودروها کم نکند.
در هایپرکارها و همچنین خودروهای سوپراسپرت میتوان فاکتور سرعت و شتاب بسیار پراهمیت هستند و سرعت هوایی که از زیر خودرو عبور می کند بسیار سریعتر از هوایی که از بالای خودرو عبور می کند، به همین دلیل حرکت کند هوا در بالای خودروها فشار ایجاد شده در این قسمت، بسیار بیشتر از قسمت زیر خودرو است و فشار بالای خودرو باعث چسبیدن خودرو به زمین می شود.
خودرو در نواحی مختلف، دارای فشارهای مختلفی نیز می باشد:
- فشار زیادی در قسمت جلوی خودرو وجود دارد.
- در قسمت عقب خودرو فشار کمی وجود دارد.
میزان ضریب درگ در خودروهای مختلف
تاثیر درگ در سرعت های بالا بیشتر و بهتر است و به همین دلیل است که وسایل نقلیه به شکلی طراحی شوند که تا حد لازم ضریب درگ کمتری را ایجاد کنند، هر چقدر ضریب درگ کمتر باشد، به معنای این است که خودرو قادر است شکاف هوای بهتری را انجام دهد. از مزیت های ضریب درگ می توان به این موضوع اشاره کرد که باعث عملکرد بهتر خودرو در سرعت های بالا، پایداری خودرو، مصرف سوخت و شتاب گیری بهتری برای خودرو ایجاد کند.
نحوه محاسبه ضریب درگ در خودروها توسط فرمول های بسیار پیچیده ای انجام می شود که مواردی مانند: سرعت، غلظت هوا و سطح مقطع خودرو نقش بسیار مهمی دارند، ضریب درگ در تونل باد محاسبه می شود و ساختار تونل هم یکی از عوامل دخیل در ضریب درگ می باشد.
فرمول ضریب درگ:
P: ضریب هوا
V: سرعت جسم نسبت به هوا
A: مساحت ناحیه جلویی
FD: ضریب درگ است که باعث می شود با توجه به سرعت جسم متفاوت شود اما اغلب یک مقدار بین ۰٫۴ تا ۱٫۰ برای مایعات مختلف مانند هوا و آب متغیر می باشد.
اما برای ضریب درگ در خودروهای متفاوت اعداد به این صورت هستن که اتومبیل های سواری دارای یک ضریب درگ بین ۰٫۲۵ تا ۰٫۳۰ هستند و این رقم در مدل های شاسی بلند به علت ارتفاع بلندتر و بدنه های جعبه ای شکل به ۰٫۳۵ تا ۰٫۴۵ افزایش خواهد داشت.
ضریب درگ در خودروهای شاسی بلند برابر با ۰٫۵۷ است.
خودروهای فرمول یک دارای ضریب درگ، بین ۰٫۷ تا ۱۱ می باشد و این به خاطر نیروی Downforce است و با تشکیل نیروی رو به پایین بیشتر، خودروهای فرمول یک به مراتب چسبندگی بهتری به زمین دارند و قادر هستند که پیچ ها را با سرعت های بالاتری رد کنند.
در نتیجه ضریب درگ پایین تر، نیروی کشش به سمت پایین تری نیز ایجاد میکند در مقابل نیز ضریب درگ بالا، افزایش نیروی Downforce را هم بالاتر می برد. در ادامه مطلب معنی آیرودینامیک چیست اشاره ای به ضریب درگ در خودروهای داخلی خواهیم داشت.
میزان ضریب درگ در خودروهای ایرانی
- پژو ۴۰۵: ۰٫۳۱
- پراید: ۰٫۳۵
- رنو ۵: ۰٫۳۸
- زانتیا: ۰٫۳۰
- هیوندای ورنا: ۰٫۳۴
معنی آیرودینامیک چیست و همچنین تعاریفی از ضریب درگ در این مطلب بیان شد که علاوه بر این موارد، عبارت های بسیار زیادی در میکانیک و صنعت خودرو وجود دارند که بهتر است اطلاعات مختصری راجع به هریک از آنها بدانیم؛ به عنوان نمونه: مفاهیم اسب بخار و گشتاور نیز که در مبحث مشخصات فنی خودروها بسیار راجع به آن اعداد و ارقام مختلفی ذکر می شود، مهم است که بدانیم دارای چه مشخصاتی هستند و چطور این عبارت ها شکل گرفته اند. در نهایت با دنبال کردن بخش مقالات فنی خودرویی سایت اخبار خودرو ۲۲ شرقی می توانید اطلاعات بسیار زیادی راجع به قطعات، سنسورها و اصطلاحات به دست آورید.
