موتوراسپورت ایران – بلند شدن خاک در رویداد های سنگلاخی مثل رالی قهرمانی جهان (WRC)، یک کابوس است، اما همزمان می تواند برای بررسی ساختار جریان ایرودینامیکی که تنها می تواند در تونل باد یا برنامه های سی اف دی میسر شود نیز به کار آید.

دود به طور مداوم در تونل باد استفاده می شود، اما سی اف دی تولید نمایه گرافیکی براساس ساختارهای تئوری بوده که همیشه نشان دهنده واقعیت نیست.

رالی قهرمانی جهان WRC - سباستین اوژیه

رالی قهرمانی جهان WRC – سباستین اوژیه

عکس های مسابقات رالی را که تماشا می کنیم، صرفا هیجان بلند شدن خاک و گرد و غبار را ما می بینیم اما مهندسان اینطور نیستند و می توانند نحوه رفتار جریان هوا در اثر برخورد با قسمت های متفاوت خودرو را به چشم ببینند و تایید کنند. در این پست می خواهیم چند تصویر را ببینیم و باهم بررسی کنیم که چه معنایی دارند…

ساختار کارمن یا گردابه بنارد

بیشترین و واضح ترین چیزی که مسابقات رالی خاکی می شود دید، جریان بزرگی از گرد و غبار پشت سر خودروهای رالی می باشد. تصاویر زیادی هستند که وجود این گرد و غبار با ساختارهایی که در هر لحظه پیشروی خودرو شکل می گیرند را نشان می دهند.

هنگامی که یک جریان با یک اختلال یا مانع روبرو می شود، جریان در مسیر پایین دست اغتشاش، در فرم دو ردیف گردابه که جهت گردش خودش را تغییر می دهد پخش می شود. چنین ساختارهایی به عنوان ساختارهای کارمن یا گردابه های بنارد شناخته می شوند و آنها تقریبا در هرجایی که یک جریان سیال به واسطه شی ای برایش مزاحمت ایجاد می شود، ظاهر می شوند.

تصویر پایین، از آلبوم حرکات سیال ون دایک می باشد که یکی از پربازدیدترین تصاویر در مکانیک سیالات بوده و گردابه های تولید شده پشت یک شی کروی را نشان می دهد.

ساختار کارمن یا گردابه بنارد

ساختار کارمن یا گردابه بنارد

رابطه با نیروی درگ و اتلاف انرژی

تولید این گردابه ها، نشان دهنده اتلاف انرژی می باشد که به عنوان فشار درگ آنها را می شناسیم. اگرچه که معمولاً با شکل بدنه ارتباط دارد، درگ همچنین با ظاهر شدن گردابه ها نیز تولید می شود.

هرچقدر که جریان بزرگتر باشد(گردابه ها بیشتر)، نیروی درگ و اتلاف انرژی نیز بیشتر خواهد بود. بنابراین اگر می خواهید در مسابقات رالی شرکت کنید، باید سعی کنید که جریان به پاخواسته از خودروهای رالی متفاوت را بررسی کنید و سپس بتوانید تشخیص دهید که کدام یک از خودروها نیروی فشار درگ کمتری را دارند.

فورد فیستا - پرتغال 2019

فورد فیستا – پرتغال 2019

خیابان گردابه های کارمن در خودروهای رالی

گردابه ها سعی دارند که به سمت جریان پایین دست راهی شوند و یک ردیف دوتایی جریان را شکل دهند که ما آنهارا به عنوان اثر “خیابان گردابه های کارمن(Karman Vortex Street)” می شناسیم.

تاثیر چرخ ها نیز به آسانی با دیدن تصاویر قابل مشاهده می باشد. در تصویر زیر تاثیر چرخ های جلو که در حال تولید یک ردیف از ساختارهای کوچک در دو طرف خودرو می باشد را مشاهده می کنید. (تولید گردابه ها نیز در این حالت محتمل می باشد).

مبدا پیدایش این گردابه ها تنها چرخ های جلو نیستند بلکه کاناردهای نصب شده روی خودرو (قطعات ایرودینامیکی که در جلوی خودرو نصب شده اند)، نیز سهم خودشان را از تولید این گردابه ها انجام می دهند.

آنها تاثیر مثبتی را دارند به این خاطر که آنها از ورود هوا به زیر خودرو در هر دو طرف خودرو جلوگیری می کنند و داون فورسی که زیر خودرو تولید می شود، تحت تاثیر قرار نمی گیرد.

کریس میک ، تویوتا یاریس - رالی پرتغال 2019

کریس میک ، تویوتا یاریس – رالی پرتغال 2019

چرخ های عقب در تولید جریان پیچیده هوای پشت خودرو نقش بسزایی را بازی می کنند. این یکی از دلایلی است که دریچه های گلگیر عقب خودروهای رالی را با شیب به سمت بالا طراحی می کنند تا با جریان هوایی پرسرعتی که از چرخهای عقب بر می خیزد ادغام نشود و از این کار جلوگیری شود.

گاس گرینسمیت ، فورد فیستا - رالی پرتغال 2019

گاس گرینسمیت ، فورد فیستا – رالی پرتغال 2019

طراحی عقب خودروی رالی

در تصویر بالا، یک سری برش هایی را در قسمت بیرونی گلگیر های عقب می بینید که اجازه می دهد تا سنگلاخ ها سریعتر خارج شوند و هیچ آسیبی به گلگیر وارد نشود.

همینطور تفاوت سرعت بین جریان پشت چرخ ها را نسبت به سرعت جریان ناشی از دیفیوزر عقب که نیاز دارد با کمک لوله اگزوز تسریع یابد را نشان می دهد. خاک و گرد و غبار فوق العاده در نشان دادن مسیر جریان در برخی از نقاط به مانند ترمز های عقب کمک می کند.

تیری نویل ، هیوندای i20 - رالی پرتغال 2019

تیری نویل ، هیوندای i20 – رالی پرتغال 2019

در تصویر بالا مشاهده می کنید که همه هوای ورودی به ترمز عقب از طرف دریچه های گلگیر خارج نمی شود. همینطور این تصویر نشان می دهد که چرا همه تیم ها در مرکز چرخ خودشان یک پوشش یا کاوری را قرار داده اند. دلیل این کار این است که از برخورد جریان هوا با پیچ و مهره ها(متعلقات مستقل در مرکز چرخ) جلوگیری کنند تا بتوانند از نیروی درگ اصطکاکی چرخ ها کم کنند.

بازدهی بهینه دیفیوزر عقب تویوتا یاریس می تواند در تصویر زیر مشاهده شود. گرد و غبار خروجی از دیفیوزر در جلوی چرخ های عقب نشان دهنده بهترین راندمان دیفیوزر در ارسال جریان هوا به سمت بالایی چرخ ها می باشد و نیروی درگ ایجاد شده ناشی از چرخ های گردان را کاهش می دهد.

کریس میک ، تویوتا یاریس - رالی پرتغال 2019

کریس میک ، تویوتا یاریس – رالی پرتغال 2019

یک دیدگاه

دیدگاه خود را بیان کنید