دانلود پاور پوینت آیرودینامیک در صنعت خوردو

چکیده ‏ امروزه آیرودینامیک بدنه،یکی از مهمترین مسائل در طراحی اتومبیل است.این مسئله از آنجا حائز اهمیت است که در یک اتومبیل با موتور مشخص با کاهش مقاومت آیرودینامیکی بدنه مصرف سوخت کاهش قابل مالحظه ای پیدا می کند .در این پروژه سعی شده است تا عوامل موثر در بهینه سازی طراحی بدنه خودرواز جمله طرح جلو و عقب بدنه ،شیشه جلو ،سقف و همچنین اثر چرخهاو بخدمت گرفتن اسپویلر جلو وعقب و ...مورد بحث قرار گیرد . مقدمه ‏ یک اتومبیل مانند هر جسمی که در هوا حرکت می کند،برای غلبه بر مقاومت هوا نیاز به نیروی جلوبرنده دارد مقدار این نیروی و به تبع آن قدرت الزم برای حرکت خودرو با ضریب نیروی مقاومت آیرودینامیکی که تابع شکل آیرودینامیکی بدنه است نسبت مستقیم دارد به همین منظور سعی و تالش اصلی طراحان آیرودینامیک ،برمبنای کاهش ضریب نیروی مقاومت بدنه استوار شده است.علم آیرودینامیک در ایران چه در زمینه محاسبات عددی و چه در زمینه مطالعات آزمایشگاهی تا حد زیادی ناشناخته مانده است تا جایی که تنها اتومبیل سواری ساخت ایران (پیکان) دارای ضریب نیروی مقاوم آیرودینامیکی بسیار باالیی است واین امر باعث شده تااین خودرو دارای مصرف سوخت باالیی باشند.بر اساس مطالعات انجام شده مصرف سوخت پیکان با استفاده از یک طرح آیرودینامیکی مناسب تا حد زیادی می تواند کاهش یابد با جایگزینی بدنه پژو با پیکان. تجزيه و تحليل درگ آيرو ديناميكي مالحظات اصلي موضوع تجزيه و تحليل درگ آيرو ديناميكي تعيين رابطه ميان علت و معلول مي باشد .اگر سهم جزييات درگ كل تعيين گردد و سپس مينيمايز شود بايد يك خودرو با درگ آيروديناميكي مينيمم بدست آيد .اثر متقابل ميان قسمتها موفقيت اين روند را محدود ميسازد. ماشينها با درگ آيرو ديناميكي بسيار پايين نمي توانند به صورت تكه تكه (جز به جز ) طراحي گردند ،اما نياز به مالحظات كلي پديده درگ ميباشد توصيفهاي مختلف درگ بر پايه زير است: علل فيزيكي منشاء محلي اثرات روي ميدان محيط اطراف تعاریف اولیه ‏ ‏ نیروی درگ:نیروی مقاوم هوا در برابر جسم متحرک خطوط جریان:هنگامی که جریان هوا به خودرو نزدیک می شودمعادله برنولی بیان می کند: . Pt=Ps+Pdتصور کنید که خودرو ساکن است و هوا حرکت میکند،جریان هوادر امتدادخطوطی حرکت می کند که خط جریان نامیده می شود نیروی درگ نیروی درگ:از آنجایی که جریان هوا در سراسر خودرو بسیار پیچیده است ایجاد مدلهای نیمه تجربی برای نشان دادن این اثر ضروری است بنابراین نیروی درگ با معادله زیر مشخص می شود. ‏Da=1/2ρ V²CdA = Cdضریب نیروی درگ =Aسطح جلوی خودرو = ρچگالی هوا =Vسرعت خودرو ‏prototype1.wmv ضریب درگ ضریب درگ به طور آزمایشی از آزمایشهای تونل باد یا آزمایشهای خالصی پایین به دست میآید ضریب درگ از معادله زیربدست می آید. ‏ )Cd=Da/(1/2 ρv²A میدان جریان اطراف ماشین ‏ از آنجایی که اساسا جدایی دو بعدی با خط جریان عمود بر جریان ومحورهای ورتکس موازی با خط جدایی است.جدایی را به صورت شبه دو بعدی طرح بندی میکنند.جداییها را می توان در کاپوت جلو در کناره ها ،روی گل گیر،روی هواکش و روی سپر جلویی مشاهده نمود و همچنبن در عقب ماشین بسته به میدان جریان خارجی،دنباله های طوالنی تشکیل میگردند که در پایین دست جریان گسترش می یابند. باریک کردن انتهای عقب خودرو ‏ طرح عقب بدنه اتومبیلها به 3دسته تقسیم میشود -1.صندوق دار -2 هاچ بک -3استیشن .یک راه برای بهبود طرح بدنه از لحاظ آیرودینامیکی،ایجاد فشار استاتیک در انتهای بدنه است.برای این منظورتکنیکی به نام Boat Tailing (کم کم باریک شدن انتهای بدنه از از نمای باال)در انتهای بدنه اعمال می شود تا بهبود در ضریب درگ بدست آید . عقب خودرو ‏ بیشترین کمک برای کاهش نیروی مقاوم،عقب بدنه است زیرا نیروی مقاوم به وسیله منطقه جدایی در قسمت عقب خودرو تولید میشود .در این منطقه است که حداکثر پتانسیل برای کاهش نیروی مقاوم امکان پذیر میشود.شکل روبرونشان دهنده اثر زاویه شیب عقب خودرو بر روی درگ برای طولهای متفاوتی از عقب خودرو 15 تا شیب است.زوایای درجه،بطورمداوم نیروی مقاوم را کاهش میدهند.هنگامی که زاویه افزایش می یابد نیروی مقاوم افزایش می یابد و در محدوده 28تا 32درجه شرط نیمه پایداری مشاهده میگردد. مختصات نقطه انتهایی عقب خودرو عامل تعیین کننده دیگر در این مدل،زاویه پنجره با خط قائم و مختصات نقطه انتهای بدنه است.میزان تاثیر این زاویه در کاهش مقدار ضریب نیروی مقاوم در شکل روبرو دیده می شود. تاثیرارتفاع عقب خودرو بر درگ ‏ ارتفاع عقب خودرو تاثیر بسزایی در بهبود ضریب درگ دارد از این رو طبق نمودار نشان داده شده ارتفاع عقب خودرو تا 940میلی متر نقش مهمی در کاهش درگ خودرو دارد و از این محدود به بعد نتیجه کامال“ عکسی دارد. ارتفاع لبه جلویی نیروی درگ تحت تاثیر لبه جلویی زاویه شیشه جلوی خودرو است معموال گردی لبه جلو،ناحیه ایی را بوجود می آوردکه فشار دینامیکی می تواند بر نیروی مقاوم غلبه کند.شکل روبروتاثیر ارتفاع لبه جلویی خودرو را نشان میدهد .این خط جریان از آن جهت مهم است که باعث جدایی جریان باالیی و پایینی بدنه خودرو می شود. خط کاپوتی که کمی گرد شده،می تواند بین %5تا %15ضریب نبروی درگ را کاهش دهد. شیشه جلو ‏ شیشه جلو،جریان هوا را همان طو رکه به سقف خودرو نزدیک می شود،مشخص می کند.بنابراین زاویه آن ،تاثیر مستقیمی بر نیروی درگ دارد.زوایای کوچک،نیروی درگ را کاهش می دهد،ولی طراحی خودرو را پیچیده می کنند،زیرا این طراحی با توجه به افزایش بارهای حرارتی خورشید و درخواست سازندگان شیشه جلو،از حالت زاویه اسمی 28 درجه به باال مورد استفاده قرار می گیرد در یک زاویه،با شیب زیاد،سرعت هوای نزدیک شده به شیشه جلو،توسط فشار باالی آن ناحیه می یابد. کاهش صفحات صاف زیر بدنه ‏ ‏ ‏ در زیربدنه خودرو ،یک بحرانی وجود دارد که نیروی درگ را تولید می کند.سیستمهای اگزوز و سایر اجزا برآمده در زیر بدنه،بر نیروی درگ تاثیر می گذارند.جریان هوای این ناحیه،به صورت برش سطحی است که توسط سرعت صفر هوا در سطح جاده کنترل می شودو جریان،توسط نیروی درگ اجزا زیر بدنه تحت تاثیر قرار می گیرد. یک راه مناسب برای کم کردن نیروی درگ زیر بدنه،استفاده از یک صفحه صاف در زیر خودرو است. برآمدگیهای زیر بدنه،دومین قسمت از ناحیه هایی هستند که طراحی درست آنها میتواند نیروی درگ را کاهش دهد. اسپویلر مخزن ‏ ‏ پایین ترین سطح مخزن و اسپویلر مخزن پایین تر از سپر عقب تنظیم شده اند تا القاء کنند جدایش ( تفکیک ) آرام جریان هوارا که از زیر ماشین عبور می کند .این جریان حمل می کند آب کثیفی که برداشته شده بوسیله الستیکها از جاده ،بنابراین مهم است که جریان دور از دنباله عقب خودرو تا انتهای عقب خودرو تمیز نگه داشته شود و هدایت شود. اسپویلر پالستیکی مخزن بین مخزن سوخت و سپر عقب تقریبًا با کاهش Cd به اندازه 0.003است و همچنین سبب کاهش آلودگی انتهای عقب بدنه می شود. اسپویلر جلو ‏ ‏ برای اینکه اسپویلر جلو دارای بهترین بازده باشد؛ میتوان تغییراتی در شکل آن ایجاد کرد.معموال طول اسپویلر برابر عرض بدنه می باشد.به این منظور برشی در قسمت مرکزی اسپویلر جلو به اندازه mm 40ایجاد می کنند تا کاهش فشار در زیر بدنه خودرو ،سرعت جریان در این نواحی را افزایش دهد برش وسط اسپویلر عالوه بر تاثیر بیان شده ،بازده پخش کن عقب را افزایش و کثیف شدن انتهای بدنه خودرو را کاهش می دهد. افزایش لبه اسپویلر جلو ‏ ‏ برای اینکه اسپویلر جلو دارای بهترین بازده باشد؛ میتوان تغییراتی در شکل آن ایجاد کرد.افزایش لبه (ارتفاع)اسپویلر جلو در دو انتها باالی چرخهادر کاهش ضریب نیروی مقاوم موثر است. با حرکت گوشه های کناری اسپویلر به اندازه 60میلی متر بطرف بیرون برای پوشش دادن بیشتر چرخهای جلو کاهش Cdبه اندازه 0.06 حاصل می گردد. سقف ‏ ‏ مقاومت آیرودینامیکی با قوس دار کردن سقف در امتداد طول،کاهش می یابد.البته اگر مقدار قوس بیش از اندازه بزرگ شود،مقدار این ضریب،مجددا افزایش یابد. نکته مهم در قوس دار کردن سقف،تاثیری است که این کار بر افزایش سطح جلویی بدنه دارد.بدین ترتیب این طرح تا زمانی مفید خواهد بود که حاصل ضریب مقاومت آیرودینامیکی در سطح جلویی ، Cd*Aبا افزایش همراه نباشد. نیروی مقاوم ناشی از عبور جریان از داخل بدنه خودرو جریان عبوری از طریق مجراهای داخل بدنه شامل موارد زیر میباشد: هوای عبوری از رادیاتور .1 پروانه سیستم خنک کننده .2 هوای خنک کن روغن و سیستم .3 ترمز هوای احتراق موتور .4 هوای تهویه کابین سرنشینان .5 در خودروهای سواری فقط نیروی مقاوم ناشی از عبور جریان از طریق رادیاتورقابل مالحظه است.شکل روبرو نحوه های مختلف نصب رادیاتور و میزان تاثیر هر یک از این روشهای نصب بر روی سرعت جریان عبوری از داخل رادیاتورو ضریب نیروی مقاوم را نشان می دهد. چرخها نیروی درگ قابل توجهی در چرخها به علت جریان برگشتی گردابی در فضاهای خالی بوجود می آید.لبه های تیز چرخ،فرصت بوجود آمدن اثرات جریان در یک سطح افقی را از بین می برد.تا زمانی که چرخ تمایل دارد به صورت دایره ای در یک سطح عمودی بچرخد،این تاثیرات به چرخ برای اثر گذاری بیشتر جریان کمک می کند،زیرا قسمت جلو درمعرض جریان هوا می گیرد.برای بهبود این قرار وضعیت،معمول این است که سپر آیرودینامیکی محافظی در نواحی چرخها و سوراخهای چرخها قرار می گیرد.در صورتی که در چرخهای عقب می -توان با کاهش فضای میان سطح زیری و زمین و کم کردن حفره چرخها و سهم چرخها در ایجاد نیروی درگ آیرودینامیکی کاهش داد. اسپویلر عقب ‏ این منحرف کننده ها بر فویلهای صندوق عقب برای چند منظور بکار برده می شوند .همانطور که در شکل روبرو نشان داده شده است ،با هدایت هوا بسمت باال و تبعا افزایش فشار بر روی صندوق عقب روی پایین برنده ایجاد خواهد شد که این خود مزیتی است در جهت کاهش نیروی باال برنده . اسپویلر ها همچنین میتوانند برای متعادل کردن جریانات گردابی در نقطه جدایش بکار برده شوند ،لذا ضربات ناگهانی آیرودینامیکی را کاهش می دهندولی در حالت کلی منحرف کننده ها روی صندوق عقب نیروی درگ را افزایش می دهند. بهینه سازی پیشرفت در زمینه آیرودینامیک خودرودر مرحله صورت گرفته است : سازگاری و تناسب خطوط جریان هوا .1 در قالب اصول منظم (ساختمان کشتی)دراوایل قرن بیستم. استفاده از علم مکانیک سیاالت در .2 علم آیرودینامیک هوا پیما در دهه .1930 تالشهای کنونی برای بهینه سازی .3 جزییات فراوانی در طراحی،جهت بدست آوردن خواص مناسب جریان هوا شکل روبرو نشان میدهد تغییرات جزیی در حفاظ هوا ،-Aخط کاپوت-B-شکل ستون Cو شکل ستون EDرا نشان میدهد. این نمودار ،کاهش حجم نیروی درگ را نشان می دهد .توان نیروی درگ با اضافه شدن جزییات %21کاهش می یابد. ارتفاع اسپویلر جلو از سطح زمین ‏ در توسعه ایرودینامیکی خودرو، ارتفاع اسپویلر جلو نقش مهمی را درکاهش درگ بازی می کند ( .شکل روبرو) ارتفاع قسمت زیرین اسپویلر تا زمین به فاصله 210mm یعنی اینکه 42mmبرای آزمایشات مدل مقیاس 1:5ارتفاع اسپویلر جلو به طور تصاعدی کاهش یافت. به طوریکه یک نتیجه از این کار ارتفاع اسپویلر بهینه 150mmبود اما بخاطر برخورد با زمین ،فاصله اسپویلر تا زمین 180mmدر نظر گرفته شد. قالبهای رکاب()Rocker ‏ برای تکمیل بهبود بخشیدن جریان زیر بدنه می توان بدنه را در قسمت زیر درها گسترش داد.این عمل مانع از پخش شدن جریان در زیر بدنه (در قسمت جلویی) گشته ،زاویه جریان هوا با چرخها را کاهش می دهد. جمع بندی عصر حاضر ،عصر راحتی و آسایش است و در طراحی خودرو باید به این امرتوجه گردد.بنابراین فضاداخلی،حجم صندوق عقب ،دید خوب راننده از جلو و عقب و ...مسائلی هستند که در طراحی آیرودینامیک بدنه خودرو باید مورد توجه قرار گیرد.بدین منظور ،یک طراح آیرو دینامنیک باید ابعاد اولیه بدنه را بر اساس حجم الزم در داخل بدنه در نظر بگیرد و با ایجاد زوایا و انحناهای مالیم و مورد تایید سعی خود را در کاهش ضریب نیروی مقاوم آیرو دینامیکی بدنه انجام دهد. دراین راه ممکن است یک طراح بخاطر حفظ آسایش سرنشینان از بکار گیری برخی زوایای بهینه و یا حتی عالی صرفنظر کند.در نتقطه مقابل بعضی از اجزا بدنه خودرو که تاثیری در راحتی سرنشینان و حجم داخلی بدنه ندارد حتما باید طوری در نظر گرفته شود که حداقل باعث افزایش نیروی مقاوم درگ نشود.امید است طراحان داخلی با توجه به اهمیت خاص آیرودینامیک در عملکرد کلی خودرو و مخصوصا در مصرف سوخت خودرو توجه بیشتری در به خدمت گرفتن اصول ایرودینامیکی بدنه خودرو بنمایند.