Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Диффузорами называют любые детали, которые перераспределяют воздушные потоки. В автомобиле носить название диффузор могут три элемента. Корпус вентилятора, который так и называют – “диффузор вентилятора”, деталь в карбюраторе о котором так и пишут – “диффузор карбюратора” и часть дополнительного обвеса кузова автомобиля — “диффузор кузова”.

фотогалерея:

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Диффузор Кузова

Диффузор кузова — часть дополнительного обвеса автомобиля, которая выполняет функцию перераспределения встречного воздушного потока между днищем и дорожным покрытием. Обычно является элементом тюнинга или конструктивной частью спортивного автомобиля. Но может быть установлена на серийную машину.

Зачем нужен диффузор кузова

Основным назначением диффузора является улучшение аэродинамических характеристик автомобиля. Он преобразует кинетическую энергию набегающего потока воздуха и создает под днищем область разрежения, которая стремится прижать автомобиль к дороге.

Рост прижимной силы повышает качество сцепления покрышек с дорожным покрытием. За счет этого автомобиль получает улучшенную маневренность, эффективный разгон, безопасное торможение.

Дополнительной функцией диффузора может быть распределение воздушного потока для дополнительного обдува тормозных механизмов.

Конструкция и расположение диффузора кузова

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Диффузор для задней части автомобиля

Чаще всего диффузор монтируется под днищем в задней части автомобиля. Также он может быть установлен прямо под бампером.

Диффузор состоит из нескольких конструктивных элементов. Продольные ребра, образующие каналы для воздуха, которые разбивают поток и увеличивают его скорость. Также они ограничивают воздушный поток с боков. Иногда такие ребра могут еще и направлять воздух на диски и тормозные колодки.

Современные диффузоры изготавливают из высокопрочного и легкого углепластика (карбона). Диффузор вне зависимости от конструкции содержит пустоты, которые увеличиваются в объеме по всей его длине – для легкости конструкции.

Принцип его работы

Действие диффузора кузова основано на законе Бернулли. Объем воздуха, проходя через узкие каналы устройства, разбивается на несколько отдельных потоков. При этом скорость среды возрастает, что приводит к снижению давления.

На выходе из диффузора давление сравнивается с атмосферным, а под днищем оно будет ниже. Благодаря возникающему разрежению воздуха прижимная сила увеличивается.

Данный эффект позволяет повысить общую прижимную силу и снизить подъемную силу задней части автомобиля.

Большое значение имеет соблюдение правильного угла наклона стенок диффузора, который не должен резко изменяться. Поток воздуха не должен отделяться от верхних и боковых плоскостей. Вертикальные перегородки помогают повысить его эффективность и гарантировать, что воздух будет выбираться из-под днища и не влиять на верхнюю часть кузова автомобиля.

Виды диффузоров бампера

В зависимости от конструкции и места размещения различают несколько типов диффузоров:

  • задний диффузор, который заканчивается под бампером автомобиля;
  • передний диффузор или сплиттер, который создает зону пониженного давления в носовой части;
  • задний двухуровневый или вторичный диффузор, который имеет повышенный объем и позволяет вытягивать большее количество воздуха из-под днища.

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Задний диффузор

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Передний диффузор

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Задний двухуровневый диффузор

Наиболее распространены задние плоские диффузоры.

Диффузор вентилятора

Диффузор вентилятора — это его кожух (или часть кожуха), особенности конструкции которого перераспределяют воздушный поток для увеличения эффективности работы вентилятора автомобиля.

Зачем нужен диффузор вентилятора

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Диффузор вентилятора

Основная функция диффузора вентилятора — оптимально распределить поток поступающего воздуха, чтобы улучшить вентиляцию и охлаждение радиатора двигателя.

При прохождении воздушного потока за счет работы диффузора вентилятора существенно увеличивается аэродинамическое сопротивление в зазоре между лопастями и кожухом.

Это снижает возможность обратного хода воздуха, что является нежелательным эффектом при работе вентилятора.

Еще диффузор вентилятора незаменим в качестве защиты лопастей от физического воздействия, что может привести к его поломке.

Конструкция и расположение диффузора вентилятора

Обычно диффузор встроен в кожух радиатора, на который установлен, и является его составной частью. Но некоторые его виды могут поставляться в сборе с вентилятором. Изготавливается из пластика, стеклопластика или тонколистного металла.

Виды диффузоров

Диффузоры бывают коническими, пирамидальными и коленчатыми. Их применение зависит как от силы направленного воздушного потока, так и от общей конструкции вентиляционной системы.

Диффузор карбюратора

Диффузоры карбюратора — это сужения в основных каналах камер карбюратора. В каждой камере предусмотрено по 2 диффузора — большому и малому.

Зачем нужен диффузор карбюратора

Физический процесс карбюрации подразумевает создание газовоздушной смеси с заданными параметрами. Если ее состав и давление чрезмерно отличаются от паспортных — двигатель не может работать в штатном режиме.

Установка диффузоров разного размера в карбюраторе необходима для стабилизации работы карбюратора и минимизации потерь, обеспечивая устойчивую работу мотора на всех режимах.

Чем больше сечение диффузора, тем лучше происходит наполнение цилиндров на высоких оборотах, из-за отсутствия противодействия разряжения. В то же время, меньшее сечение обеспечивает лучшее приготовление смеси на низких и средних оборотах.

Изменение площади диффузора карбюратора, приведет к изменению характеристик работы двигателя. Поэтому не старайтесь изменять их самостоятельно!

Карбюраторные диффузоры

Установленные в карбюраторе диффузоры

Принцип работы любого диффузора основан на законе Бернулли. В сообщающейся системе труб при меньшем диаметре поток воздуха непременно будет интенсивнее.

Диффузоры карбюратора разделяет на съемные и встроенные. Съемный диффузор вставляют в корпус карбюратора, а затем прижимают корпусом смесительной камеры, фиксируя специальным креплением, которое защищает его от проворачивания. Съемную конструкцию имеет большой диффузор, малый обычно выполнен встроенным.

Также диффузоры бывают одинарными и двойными (усиливающими). Второй вид обеспечивает гораздо более глубокий вакуум и, соответственно, гораздо лучшее сгорание топливной смеси. Все сравнительно новые и энергоэффективные карбюраторы снабжаются именно усиливающими диффузорами.

Связанные термины

Двойной диффузор. Как 10 лет назад появилось легендарное техническое решение

Гранды тех лет приехали как ни в чем не бывало на тесты, но были шокированы скоростью команды «Браун». Новый болид назвали чуть ли не самым быстрым в истории «Формулы-1».    

Причина успеха крылась в хорошей интерпретации нового регламента. «ФИА» проверили и заявили, что все легально.

Вот прошли первые гонки сезона и команды стали прибывать в еще большом недоумении. От «ФИА» стали требовать аннулирования результатов трех команд, использующих двойной диффузор. Но решение вновь признали законным.

В 2009 году команды не могли так быстро копировать решения. В итоге в первой половине сезона доминировала команда «Браун».

Как работает диффузор

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Диффузор – это, по сути, приподнятая область в задней части болида. Для того, чтобы максимально увеличить эффективность диффузора, болид должен быть прижать к земле так низко, как это возможно. Это заставляет воздух, попавший между болидом и землей, быстро перемещаться назад.

Задняя секция диффузора вызывает пониженное давление в задней части болида, поскольку имеет больший объем, чем область, из которой поступает в него воздух. Это пониженное давление ускоряет воздух под болидом, который подвергает всю нижнюю часть болида разряженному воздуху.

Это приводит к появлению эффекта вакуума под болидом, который притягивает его к земле и создает прижимную силу.

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Полет Ральфа Шумахера – это лучшая иллюстрация работы диффузора до 2009 года. Секция диффузора болида начинается с переднего края задних шин и проходит к задней части болида. «ФИА» пыталась ограничить эффективность диффузора, приказав командам установить деревянную планку высотой 50 мм вдоль днища болида, что вынуждало приподнимать болид.

Это существенно усложняло задачу по разряжению воздуха под болидом. Если вы посмотрите на заднюю часть машины Ральфа, то увидите небольшие плавники из углеродного волокна. Они используются для очистки воздушного потока в задней части болида.

Чем чище воздух, выходящий из задней части болида на диффузор, тем эффективнее диффузор и создается больше прижимной силы.

Единственный путь к увеличению обгонов – это повышение прижимной силы в задней части болида. Я думаю вы уже поняли, что никакое переднее крыло не победит грязный воздух, идущий от болида впереди.

Диффузор в 2009 году

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

На фото показан диффузор на болиде «Макларен». Правила 2009 года гласят, что детали кузова, видимые снизу машины и находящиеся между осью задних колёс и отстоящей от неё на 350 мм линией, не могут быть выше 175 мм над плоскостью трассы.

Всё, что выше плоскости 200 мм (заднее антикрыло), должно быть не шире 750 мм, а всё, что ниже (диффузор), — не шире 1000 мм. Зона в пределах 200-400 мм предназначена для размещения элементов безопасности, в частности заднего фонаря, но опять же никто не запрещал её аэродинамического применения.

Вот вам и лазейки в правилах. Посчитать я думаю не сложно размеры дыр в регламенте.

Williams FW31

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

«Уильямс» использует двойной диффузор. Как вы можете видеть на картинке, средняя часть диффузора больше, чем внешние части. Кроме того, в верхней центральной части диффузора есть два отверстия в форме ромба, прямо под задним сигнальным фонарем.

Эти части диффузора «Уильямс» предназначены для направления воздуха из верхней части болида и нижней в эти отверстия и большую центральную секцию для повышения эффективности диффузора. Предполагается, что воздух, поступающий из верхней части болида, увеличивает скорость воздуха, проходящего под болидом, понижая давление воздуха и создавая дополнительную прижимную силу.

Читайте также:  Как выбрать новый аккумулятор для автомобиля полезные советы тестирование популярных моделей

Протестующие команды утверждали, что общая высота центральной секции превышает 175 мм от контрольной планки, разрешенной в правилах.

Toyota TF109

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Можно предположить, что это «наиболее легальный» вариант двойного диффузора. Одним из противоречивых элементов являются красные винглеты, идущие от заднего сигнального фонаря. Это эффективно удлиняет диффузор в средней части.

«Тойота» считает, что эти красные элементы являются законными, потому что они являются частью аварийной задней конструкции, потому что это то, к чему прикреплены эти части кузова. Для дальнейшей очистки воздуха используется область, выделенная желтым кружком.

В дополнение к этому «Тойота», как и «Уильямс», направляет дополнительный воздух сверху автомобиля в диффузор, используя участок, выделенный оранжевым кружком.

Brawn BGP001

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Сразу видно, что изогнутая центральная часть диффузора «Браун» не похожа ни на одну из других. Именно эту область опротестовали команды. Четко, как у «Уильямс», тут нельзя сказать, что в верхнем левом и верхнем правом краях центральной части диффузора имеются небольшие отверстия, которые подают воздух из верхней части болида в диффузор для ускорения воздуха.

Еще одна деталь.

Что такое диффузор кузова автомобиля и зачем он нужен

Это диффузор «Ред Булл, который не опротестовали. Если вы посмотрите на концевые пластины заднего крыла, вы увидите, что они проходят вниз рядом с диффузором и по всей его высоте. Концевые пластины эффективно расширяют ширину и глубину диффузора. Это не так противоречиво, как рассмотренные выше диффузоры.

Вы знаете, чем закончился Гран-при Австралии 2009 года: первые два места «Браун», следующие два «Тойота», а шестое место за «Уильямс». А вы еще говорите скучно нынче в «Формуле-1». Раньше было лучше! Интрига и непредсказуемость.

В итоге чемпионат выиграл «Браун», а «Тойота» довольствовалось пятым местом. Седьмое было за «Уильямс». Миллионы долларов были брошены на то, чтобы остановить эту несправедливость.

С 2010 года двойной диффузор был под запретом. Деньги потратились в пустую. Обычная практика в «Формуле-1»…

Диффузор (автомобильный)

Размещенный за задней осью диффузор одноместного Renault R29 .

Диффузор , ранее известный как экстрактор или спойлер туннель , является аэродинамическим устройством родились в 1990 — х годах предназначен, как спойлер , чтобы уменьшить подъемную силу — и , следовательно , увеличить прижимную силу — оказываемую на автомобиле.

Обычно устанавливаемый на высокопроизводительные автомобили (одноместные автомобили Формулы 1 , подносы « 24 часа Ле-Мана» или седаны, включенные в DTM ), диффузор играет важную роль в аэродинамической эффективности и значительно улучшает устойчивость и сцепление с дорогой.

Диффузор работает по простому физическому принципу, принципу Бернулли  : ускорение жидкости происходит одновременно с уменьшением давления . Размещенный в задней части автомобиля, диффузор, таким образом, откачивает воздух, проходящий под кузовом, и ускоряет его, создавая углубление, «граничащее» с автомобилем на земле.

Интерес

Диффузор от Porsche 918 .

Реальный интерес у телеведущих проявляется только в автоспорте . По этой причине их в основном можно найти на одноместных автомобилях и на подносах для соревнований. Однако некоторые престижные спортивные автомобили, такие как Ferrari , также оснащены им.

Как и большинство аэродинамических элементов, которыми оснащаются автомобили для соревнований, диффузор предназначен для противодействия некоторым вредным аэродинамическим силам, действующим на автомобили.

Действительно, в аэродинамике любая жидкость, обтекающая кузов, создает аэродинамическую силу, разбитую на две составляющие: сопротивление , силу, параллельную потоку жидкости, и подъемную силу , силу, перпендикулярную потоку.

В случае с автомобилем, первое препятствует продвижению автомобиля, а второе ухудшает его опору.

Таким образом, диффузор предназначен для уменьшения подъемной силы, которая стремится поднять автомобиль, ограничивая сцепление с дорогой и, следовательно, мощность, передаваемую на колеса (см.

Механические соединения с трением ), путем создания силы в том же направлении, но в противоположном направлении. Весь смысл использования аэродинамического придатка заключается в создании фиктивной нагрузки, то есть без добавления массы, наносящей ущерб динамическому поведению.

Лотос 79 , один из первых крыльев автомобилей .

История диффузора фактически начинается с крытых автомобилей , первых одноместных автомобилей Формулы 1 , кузов которых полностью аэродинамически изучен; понтоны, в частности, имеют форму перевернутого крыла. Первые образцы, Lotus 78 и Lotus 79 , появившиеся в 1977 году , оказались настолько эффективными, что были быстро скопированы другими гоночными командами.

Впоследствии Колин Чепмен , главный инженер Lotus, решил проявить интерес к днищу одноместных автомобилей, о которых до того времени в значительной степени забыли.

Понимая, что создание прижимной силы порождает сопротивление, наносящее ущерб развитию автомобиля, он убежден, что нижняя часть кузова может предложить интересную прижимную силу и минимальное сопротивление.

Затем Чепмен осознает заинтересованность в уменьшении дорожного просвета автомобиля, чтобы воспользоваться эффектом земли .

Следуя различным запретам FIA по ограничению эффективности одноместных автомобилей — минимальный дорожный просвет, плоское днище и т. Д. — инженеры пытаются вернуть себе поддержку, которую они потеряли с новыми правилами. Так в 90-е годы зародилась телекомпания.

Brawn GP совершает революцию

Фотография двойного диффузора Brawn BGP 001 .

Хотя вещатели постоянно совершенствуются, главное нововведение — 2009 год . Команда Brawn GP разрабатывает в этом году двойной диффузор, обеспечивающий значительное преимущество в ее автомобилях. Классический диффузор большего размера и, следовательно, более эффективный, разделен на две части (правую и левую), в то время как третья труба появляется над двумя предыдущими частями, воспроизводя эффект диффузора. В основном два диффузора накладываются друг на друга. По словам Боба Белла, технического директора Renault в 2009 году, аэродинамическое преимущество двойных диффузоров составляет около 6%.

Столкнувшись с этим относительным доминированием, возникает спор относительно законности этого вещателя. 25 марта Red Bull Racing объявила о намерении подать жалобу на Брауна в случае, если команда использовала ту же радиостанцию ​​в Австралии.

Вскоре после этого другие команды — Ferrari , BMW Sauber и Renault F1 Team — в свою очередь подали жалобу в FIA.

В Счетную Гран -при Австралии , ответственные за рассмотрение протестов против Brawn GP заявили , что задний диффузор из Complies Brawn ВОП с правилами 2009 года.

Однако BMW Sauber, Ferrari и Renault решают подать апелляцию, которая будет рассмотрена 14 апреля в Париже. Апелляционный суд FIA, ответственный за подтверждение классификации или понижение рейтинга команд, обвиняемых в использовании элемента, не соответствующего правилам 2009 года, выносит свой вердикт и, наконец, объявляет, что система с двумя диффузорами разрешена.

Физический принцип диффузора, к тому же простой, основан на принципе Бернулли , а именно, что ускорение жидкости обязательно сопровождается уменьшением давления . Более того, это явление легко продемонстрировать благодаря жидкости, текущей в трубке Вентури  ; секционная труба, имеющая сужение .

В1{ displaystyle A_ {1}}В2{ displaystyle A_ {2}}

Сохранение потока в трубе вызывает увеличение скорости в суженном участке , что, в свою очередь, означает снижение давления, поскольку, согласно теореме Бернулли  :
В2{ displaystyle A_ {2}}п{ displaystyle p}

Профиль крыла (не перевернутый); лифт показан красным.

п1+12ρv12знак равноп2+12ρv22{ displaystyle p_ {1} + { frac {1} {2}} rho v_ {1} ^ {2} = p_ {2} + { frac {1} {2}} rho v_ {2} ^ {2}}

Но если Бернулли объясняет, почему давление уменьшается, это не объясняет, как это позволяет бороться с лифтом , поскольку эта сила имеет тенденцию поднимать автомобиль. Пример профиля крыла самолета — особенно наглядный пример для понимания интереса диффузора.

Профиль перевернутого крыла состоит из двух частей: верхней поверхности (нижней части) и нижней поверхности (верхней части) в отличие от стандартного крыла. Верхняя поверхность имеет большую длину, чем нижняя поверхность.

Воздушный поток, проходящий под профилем, должен пройти большее расстояние, чем указанный выше, он должен ускоряться, что создает, согласно Бернулли, депрессию.

Разница давлений, создаваемая таким образом между двумя поверхностями профиля, создает силу на перевернутом крыле, от избыточного давления до разрежения (направленного вниз на автомобиле).

Это точно такой же принцип, что и автомобильный спойлер, поскольку спойлер — это только перевернутое крыло. С другой стороны, геометрия диффузора более сложная.

«Заборы» направляют воздух и повышают эффективность диффузора.

Строго говоря, депрессия создается не в диффузоре, а перед ним. Воздух ускоряется на входе в диффузор, чтобы создать углубление под рамой , и его скорость уменьшается по мере прохождения через диффузор.

Видимая часть диффузора в задней части автомобиля не предназначена для создания вакуума, а только для стабилизации потока . Это причина того, что диффузор увеличивается в объеме сзади, чтобы создать вакуум , увеличить давление и, следовательно, замедлить скорость воздуха.

Вертикальные стенки, проходящие по длине диффузора, представляют собой «ограждения», позволяющие оптимизировать эффективность диффузоров, направляя воздух под автомобилем и, таким образом, предотвращая его утечку в другом месте.

Как правило, эти ограждения разделяют центральный тоннель и два боковых.

Значения вакуума, создаваемого диффузором, довольно велики, но их сложно измерить самостоятельно. В среднем на вещателя приходится 40% поддержки.

Для примера, Lotus 79, используя эффект земли, генерировал до двух тонн вертикальной тяги.

Читайте также:  Как проверить автомобиль перед покупкой

Более того, чемпионат 1990 года был отмечен невероятными авариями, так как гоночные подносы, оборудованные внушительными диффузорами, подняли крышки люков трассы Жиля-Вильнева .

Геометрию диффузора особенно сложно спроектировать, потому что недостаточно поставить какой-либо диффузор, чтобы получить опору.

Мало того, что если слишком много воздуха выходит из диффузора, автомобиль тормозится, но существует значение угла, образованного между диффузором и землей, при котором происходит отрыв пограничного слоя .

При температуре выше 4 ° воздушный поток уже не ламинарный, а турбулентный, что приводит к сопротивлению, что не дает результата.

Моделирование потока может выполняться с помощью такого программного обеспечения, как SymLab или Fluent, и дает хорошие результаты. С другой стороны, вычисления сложны, на их выполнение уходят дни и требуются впечатляющие вычислительные мощности, а значит, и дорогое компьютерное оборудование. По этой причине производители в основном работают в аэродинамических трубах .

  1. ↑ а б и в Жюльен Тромбини , Понимание Формулы 1 , гл. 2, Аэродинамика, стр. 13-43
  2. ↑ a b и c Жан Алами, «  Le coin du technicien — Le diffuseur  » , на информации о выносливости (по состоянию на 10 января 2010 г. )
  3. ↑ a b и c Флоран Мортель, «  Аэродинамика в автомобиле  » , Технологический университет Бельфор-Монбельяр ,2002 г.(по состоянию на 11 января 2010 г. )
  4. ^ Тьерри, »  Le diffuseur  » , на F1Classement.com (по состоянию на 11 января 2010 г. )
  5. ↑ и б Stéphane Самсона , »  Формула — 1 Техник — Молекулярные ускорители  «, Sport Auto , п о  570,июль 2009 г., стр.  106
  6. ↑ «  Red Bull хочет атаковать Brawn За законностью Его задний диффузор ,  » От f1-live.com (Достигано 26 марта 2009 )
  7. ↑ «  Браун атакуют со всех сторон  » , на f1-live.com (по состоянию на 26 марта 2009 г. )
  8. ↑ «  Brawns, осмотренный на Гран-при Австралии  » , на f1-live.com (по состоянию на 26 марта 2009 г. )
  9. ↑ «  Проверенные брауны признаны законными  » , на f1-live.com (по состоянию на 26 марта 2009 г. )
  10. ↑ «  BMW Sauber, Ferrari и Renault предпримут меры против Брауна  » , на f1-live.com (по состоянию на 26 марта 2009 г. )
  11. ↑ «  Дело вещателей, рассмотренное FIA в апреле  » , на f1.gpupdate.net (по состоянию на 28 марта 2009 г. )
  12. ↑ «  Брауну разрешено использовать свою вещательную компанию в Мельбурне  » , на f1-live.com (по состоянию на 26 марта 2009 г. )
  13. ↑ «  Двойной диффузор Brawn GP одобрен FIA  » , на orange.fr (по состоянию на 26 апреля 2009 г. )
  14. ↑ a b c d e f et g Реми Деворекс, »  Технология: воздушный диффузор F1 2009  » , на Xelopolis ,20 июня 2009 г.(по состоянию на 9 января 2010 г. )
  15. ↑ a и b Марни, «  Аэродинамика Формулы-1  », на Féminin F1 (по состоянию на 11 января 2010 г. )
  16. ^ Кристиан F1, »  Однажды в сезоне 1978  » , на F1-action.net (по состоянию на 12 января 2010 г. )
  17. ↑ «  Peugeot 905 — 1990: гоночные дебюты без помпезности  » , в блоге Peugeot 905 ,2 апреля 2007 г.
  18. ↑ «  Иисус Пареджа: со мной был дьявол, но я ушел.  » , На сайте endurance-info.com ,30 апреля 2017 г.(по состоянию на 10 октября 2020 г. )
  • Автомобильный портал
  • Портал автоспорта
  • Формула 1 портал

Diffuser (automotive) — Wikipedia

Вверху: вид сбоку; красные круги обозначают переднюю воздушную заслонку / сплиттер и задний диффузор. Внизу: сзади.

В автомобильном контексте диффузор представляет собой профилированную часть задней части автомобиля, которая улучшает аэродинамические свойства автомобиля за счет усиления перехода между высокоскоростным воздушным потоком под автомобилем и гораздо более медленным набегающим потоком воздуха в окружающей атмосфере . Он работает, обеспечивая пространство для замедления и расширения воздушного потока под днищем (по объему, поскольку плотность считается постоянной при скоростях движения автомобилей), так что он не вызывает чрезмерного разделения потока и сопротивления , обеспечивая степень » wake infill «или, точнее, восстановление давления . Сам диффузор ускоряет поток перед собой, что помогает создавать прижимную силу . Это достигается за счет изменения скорости воздуха, проходящего под диффузором, за счет придания ему переднего угла, который, в свою очередь, вызывает изменение давления и, следовательно, увеличивает прижимную силу .

Обзор

Когда используется диффузор, воздух втекает в днище автомобиля спереди, ускоряется и снижает давление . На переходе плоского дна и диффузора есть пик всасывания. Этот переход находится там, где обычно находится самое низкое давление, и называется горловиной диффузора.

Затем диффузор возвращает этот высокоскоростной воздух обратно к нормальной скорости, а также помогает заполнить пространство позади автомобиля, делая всю нижнюю часть кузова более эффективным устройством для создания прижимной силы за счет уменьшения сопротивления автомобиля.

Диффузор также передает восходящий импульс воздуху, что еще больше увеличивает прижимную силу.

Задняя или передняя кромка диффузора может иметь выступ — точный небольшой выступ, выступ или крыло для улучшения его характеристик.

Работа (задний диффузор)

В кормовой части днища автомобиля обычно располагается задний диффузор. Он работает, увеличивая скорость воздушного потока под автомобилем.

На выходе из диффузора воздушный поток имеет такое же давление и скорость, что и окружающий, поскольку его геометрия расширяет заднюю часть, выходная площадь намного больше, чем входная, поэтому для сохранения принципа массы воздушный поток будет иметь гораздо большая скорость на входе в диффузор и, как следствие, на днище автомобиля в целом.

Следствием увеличения скорости потока является снижение давления по принципу Бернулли . Поскольку давление под кабиной ниже, чем сбоку и над кабиной, при правильной реализации создается прижимная сила.

Также существуют передние диффузоры (особенно на прототипах Ле-Мана или подобных автомобилях); однако они создают прижимную силу исключительно за счет обмена импульсом с воздухом, так как впереди им нечего двигать.

Плохо спроектированный передний диффузор может создать область низкого давления по направлению к передней части автомобиля, что замедлит поток воздуха позади него и снизит эффективность остальной части днища.

Передние диффузоры обычно направляют воздух от автомобиля, чтобы он не влиял на остальную часть днища. Воздух может быть выпущен через канал или выброшен возле передних колес.

Впрыскивание выхлопных газов в задний диффузор также может помочь удалить воздух из-под автомобиля. Выхлопные газы эффективно активизируют пограничный слой, помогая поднять давление быстро движущегося воздушного потока низкого давления обратно до атмосферного давления на выходе из диффузора.

Этот быстро движущийся воздух помогает быстрее откачать воздух из диффузора, что помогает снизить давление в нижней части кузова. Однако это делает диффузор довольно чувствительным к оборотам двигателя.

Когда водитель поднимает дроссельную заслонку , поток выхлопных газов значительно уменьшается, что делает диффузор менее эффективным и лишает автомобиль прижимной силы. Таким образом, это отрицательно сказывается на управляемости.

Кузов автомобиля также взаимодействует с потоком через диффузор. Помимо создания прижимной силы, переднее крыло и носовая часть пытаются поддерживать «чистый воздух», циркулирующий вокруг автомобиля и, что более важно, под ним.

Чистый воздух под автомобилем предотвращает отрыв потока в диффузоре, который серьезно ухудшит его рабочие характеристики. Заднее крыло также влияет на диффузор. Когда крыло установлено низко и близко к диффузору, низкое давление под крылом помогает всасывать воздух через диффузор.

В автомобилях, таких как Toyota Eagle MkIII и Jaguar XJR-14, для усиления этого эффекта использовались двухъярусные крылья. Один профиль был установлен высоко, чтобы попасть в относительно чистый воздух. Другой профиль был установлен почти заподлицо с кузовом позади шасси.

Профиль этого крыла используется для приведения в действие диффузора, создавая зону низкого давления, которая помогает отводить воздух от днища.

По словам Хиро Фухимори, специалиста по аэродинамике проекта Toyota Eagle MkIII , это двухплоскостное крыло давало на 18% больше прижимной силы при таком же лобовом сопротивлении, как и обычное крыло. И наоборот, равные уровни прижимной силы могут быть достигнуты для значительного снижения лобового сопротивления с этим крылом «Red Baron».

Многопалубные диффузоры

В 2009 году сетка Формулы-1 была охвачена противоречиями. Виновником был так называемый двухэтажный диффузор, который сначала представили Brawn GP , WilliamsF1 и Toyota Racing , но позже стали использовать все команды.

Эти три команды использовали лазейку в правилах, позволявшую увеличить объем диффузора. Правила гласят, что диффузор должен начинаться в точке, совпадающей с центральной линией задних колес.

Отверстие позволяло делать отверстия в днище, перпендикулярные плоскости отсчета (не видимые как отверстие, если смотреть прямо сверху), которые питали канал диффузора, который находился над основным диффузором.

По словам Майка Гаскойна, это значительно увеличило доступную прижимную силу и стоило примерно полсекунды за круг . Команды решили снова разрешить использование двухъярусных диффузоров в 2010 году. Однако в 2011 году Техническая рабочая группа Формулы 1 решила запретить использование многоярусных диффузоров.

Читайте также:  ЗАЗ запустит производство бюджетного автомобиля

Разветвители

Поскольку передняя часть автомобиля замедляет движение воздуха без диффузора, это идеальное место для воздухозаборника. Здесь обычно используется сплиттер , служащий для увеличения прижимной силы в передней части автомобиля. Воздушный поток останавливается над разделителем воздушной заслонкой, создавая зону высокого давления.

Под разделителем воздух перенаправляется из зоны застоя и ускоряется, в результате чего давление падает. Это в сочетании с высоким давлением на сплиттер создает прижимную силу. Чем больше площадь сплиттера, тем больше создается прижимная сила.

В большинстве гоночных автомобилей с закрытыми колесами нижняя часть сплиттера плавно соединяется с днищем, образуя одну большую плоскую поверхность, приводимую в движение задним диффузором. Некоторые гоночные автомобили, такие как Toyota GT-One , фактически используют дополнительный диффузор сразу за сплиттером, чтобы создать большую прижимную силу.

Воздух, удаляемый этим диффузором, выходит через вентиляционные отверстия в боковых опорах или над кабиной кабины.

Примеры диффузоров и сплиттеров

Смотрите также

  • Аэродинамика
  • Эффект земли в автомобилях
  • Гоночный автомобиль
  • Эффект Вентури

Рекомендации

  • Кац, Джозеф (2006), Аэродинамика гоночных автомобилей: проектирование для скорости , Bentley Publishers, ISBN   0-8376-0142-8

Про динамические характеристики автомобиля

Все начинающие и не только автолюбители задают себе вопрос — почему на спортивных машинах навешаны такие аэродинамические штучки, как диффузоры, дефлекторы, сплиттеры, и различные антикрылья. И это не говоря уже о полных аэрокитах. Безусловно все это, помогает улучшить динамические характеристики машины. Но вот каким именно образом помогает?

Почему автогоньщики и их команды тратят кучу денег, сил и времени на улучшение своих машин в области их взаимодействия с воздушными потоками? Чтобы найти ответы на свои вопросы, нужно сначала понять общий принцип аэродинамики. Первое с чего начнем это —

Подъемная и прижимная силы.

Любой движущийся сквозь воздух объект, в зависимости от его формы, будет всегда либо подниматься, либо наоборот, прижиматься к земле. В этом случае, действующие на него силы, известны как подъемная и, соответственно, прижимная.

В зависимости от форм кузова, большинство машин при езде склонны к подъему и отрыву от земли. Причину возникновения такого эффекта когда-то открыл швейцарский ученый Даниил Бернулли.

Эффект Бернулли состоит в том, что чем выше скорость молекул воздуха, передвигающихся вокруг объекта, тем ниже давление воздуха на этот объект. И наоборот: чем ниже скорость молекул воздуха, тем выше давление.

Когда машина движется (при любой скорости), она постоянно соприкосается с воздушными молекулами. Соприкосаясь с машиной «лоб в лоб», молекулы как бы стремятся переместиться в какое-нибудь другое место. Тут существуют два варианта обьясняющих это: либо воздушный поток обтекает сверху, либо он перемещается вниз, под днище машины. Тут у вас возникнет вопрос, что если над машиной, грубо говоря, больше пространства, то давление на ее крышу должно быть выше? Но это совсем не так. При дважении автомобиля давление над ним ниже, чем под ним, благодаря эффекту Бернулли. Так как молекулы быстрее движутся над машиной, их плотность там понижена. Соответственно, давление воздуха там тоже меньше. А вот снизу воздух более плотен, его потоки под автомобилем более медленные, и давление на машину снизу выше.И поэтому при увеличении скорости машина как бы стремится «взлететь» — ее просто-напросто выталкивает наверх воздух снизу.

Аэродинамика в автоспорте

Если автомобиль при больших скоростях все время пытается, и мало того хочет, оторваться от дороги, ни о каком сцеплении шин с дорогой и речи быть не может. Значит, с подъемной силой нужно как-то бороться, иначе о каких высоких скоростях, прохождениях поворотов и прочем можно говорить? Например, потерю времени на кольце, вызывает плохая аэродинамика, и если гонщик хочет быть первым, с ней нужно считаться всерьез.

Возьмем конкретный пример — Volkswagen Beetle 2000 года выпуска. Стоковый Beetle на скорости в 200 км/ч рвется вверх с силой около 1 кДж (или около 1.35 л.с. в секунду).

Если учесть, что он весит около 1224 кг, можно сказать, что на этой скорости около 25% его веса пытается оторваться от земли. А теперь представьте себе модифицированный для гонок Beetle.

Как вы думаете, 25-процентная потеря сцепления с дорогой в поворотах — это хорошая идея для получения главного приза?

Способ борьбы с подъемной силой прост — нужно генерировать силу прижимную. Для этого и нужны многочисленные аэрозапчасти — уже перечисленные нами выше. Только вот как же их правильно применить? Какие аэродетали подойдут к моему авто? Составляющая аэродинамического тюнинга так же важна, как и все остальные, и вносит свою немалую лепту в повышении мощности автомобиля. Давайте рассмотрим подробнее самые ходовые типы компоновки автомобилей, и наиболее подходящие к ним аэродетали.

Переднемоторная компоновка с приводом на переднюю ось (FF).

У такого типа автомобилей вся мощность сосредоточена впередней части. Для предотвращения потери сцепления шин с дорожным покрытием здесь нужно использовать дефлекторы на передний бампер и сплиттер («губу»). Это позволит переду машины сильнее прижиматься к земле на высокой скорости. И соответственно, потери мощности уменьшатся. Но и зад получается довольно легким, и для достижения баланса его нужно «нагрузить». Для этого и ставят задние спойлеры и антикрылья на багажник.

Среднемоторная компоновка с приводом на заднюю ось (MR).

Центр тяжести у подобных автомобилей расположен очень близко к их центру, а значит, перед здесь более «легкий». Это вызывает такой эффект, как избыточный и очень резкий занос задней оси. Чтобы как-то сбалансировать это не всегда желаемое поведение машины, специалисты также советуют усилить аэродинамическими деталями перед машины. Однако и заднюю часть автомобиля нужно снабдить некоторыми новыми элементами. К их числу относят антикрылья, спойлеры и диффузоры. Эти детали создают прижимную силу на задней оси, что особенно полезно.

Насколько важна высота антикрыла?

Все мы любим подшучивать над стрит-рейсерами, лепящими на свои машины безумно высокие «скамейки». На машинах, эксплуатирующихся только в городе, они и правда смотрятся довольно смешно. А вот на треке — зачастую вовсе нет, потому что высокое антикрыло расположено в зоне «чистого воздуха».

Что такое «чистый воздух» — это область воздушного потока, который ровно обтекает движущуюся машину. Двигаясь вперед, автомобиль как бы «замещает» собой некий объем воздуха. Впереди кузова образуется область повышенного давления, так как он при движении «сжимает» молекулы воздуха перед собой.

А вот сзади давление как раз понижено, так как, «заместив» собой некоторый объем молекул воздуха и сжав их впереди, машины оставляет разреженное пространство сзади. Позади кузова получается в итоге некоторый вакуум (не совсем полный, конечно). А вот уже над «вакуумом» пролегает зона «чистого воздуха», который его обтекает.

Антикрыло создать прижимную силу только в том случае, если на него воздействует поток воздуха. Само собой, в «вакууме» это маловероятно. Поэтому антикрыло и выносят повыше, иначе от него не будет никакой пользы.

Теперь у вас возникает вопрос: как выбрать оптимальную высоту антикрыла? А вот это уже зависит от типа кузова вашего авто.

  • Купе и лифтбэки/фастбэки
  • Седаны
  • Хэтчбэки и универсалы
  • Что такое диффузор?

На этом типе кузовов заднее стекло обычно «стекает» вниз под довольно небольшим углом. Такая конструкция разрабатывалась для уменьшения лобового сопротивления и описанного выше явления «вакуума» сзади. В этом случае хорошо будут действовать антикрылья высотой от средних до больших величин. У седанов угол расположения заднего стекла к земле довольно крутой, эффект вакуума сзади здесь намного сильнее, чем у купе. Это означает, что низкие антикрылья точно не достанут до зоны «чистого воздуха». Лучший выход из ситуации — разместить антикрыло на багажнике или как можно выше. У хэтчбэков и универсалов есть одна общая проблема — у них отсутствует багажник, по крайней мере, в том же виде, что у седанов и купе. Куда же прикручивать спойлер? К счастью, благодаря форме кузова этих двух классов машин поток «чистого воздуха» проходит прямо над их крышей. Так что, поставив спойлер на крышу сзади, можно добиться нужного эффекта. Мы задаем себе вопрос о том, что это за выступы под задним бампером и зачем они вообще нужны? Это диффузор, и он нужен для того, чтобы совместно с другими аэродеталями создавать дополнительную прижимную силу. Параллельные «каналы», которые образовывает диффузор, помогают потоку воздуха из-под днища автомобиля быстрее перемещаться в нужном нам направлении — а именно назад, в зону «вакуума». В сочетании с антикрылом диффузор формирует более благоприятные воздушные потоки и повышает скорость машины и ее аэродинамические показатели.

обсудить на форуме (0)

другие статьи про автомобили… Также можно почитать :

Ссылка на основную публикацию