Устройство для снижения аэродинамического сопротивления Советский патент 1992 года по МПК B62D35/02 

сл

С

Использование: транспортные средства, а именно в аэродинамических днищах транспортных средств,-Сущность изобретения: устройство расположено в нижней части подкапотного пространства 1 транспортного средства и состоит из поддона 2 с выступами 3, установленного с возможностью горизонтального перемещения вдоль выпускного отверстия подкапотного днища. Длина выпускного отверстия может изменяться при изменении скорости транспортного средства посредством перемещения поддона 2. При этом диапазон изменения длины I составляет 0,006 I/L 0,035, где L - габаритная длина транспортного средства.7 ил.

Изобретение относится к кузовам транспортных средств, в частности к их днищам.

Известно сплошное днище транспортного средства, состоящее из гладкого среднего днища и гибких переднего и заднего поддонов, закрывающих элементы подвески балки мостов и двигатель снизу. Применение таких поддонов позволяет воздушному потоку достаточно плавно без гидравлических потерь при обтекании элементов ходовой части двигаться в поддни- щевой зоне, благодаря чему частично уменьшаются аэродинамические потери в указанной зоне транспортного средства.

Однако такое техническое решение имеет недостатки, поскольку при этом наглухо закрыто подкапотное пространство снизу, что исключает возможность перетекания воздуха из подкапотного пространства на днище транспортного средства, вдоль

которого в этом случае при движении формируется пограничный слой.

Наличие пограничного слоя на днище вызывает торможение потока в подднище- вой зоне транспортного средства, что приводит к значительному увеличению аэродинамического сопротивления и подъемной силы, влияющей на управляемость и устойчивость транспортного средства при движении с высокой скоростью. Кроме того, дополнительным недостатком такого сплошного днища является то. что при его установке увеличиваются аэродинамические потери в подкапотном пространстве и повышается тепловой режим в нем, что отрицательно сказывается на работе двигателя и его агрегатов.

Известно принятое в качестве прототипа устройство для снижения аэродинамиче- ского сопротивления транспортного средства, содержащее поддон, перекрыва3

ю VI

Ок

ющий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия. При этом щелевое отверстие соединено с воздухоза- борным отверстием транспортного средства посредством кожуха, в котором установлен радиатор системы охлаждения двигателя.

Это техническое решение также имеет определенные недостатки. Во-первых, отверстие для выброса охлаждающего радиатор воздуха имеет произвольно выбранное месторасположение и размеры, в то время как для сдува пограничного слоя с днища нужна вполне определенная и достаточно большая энергия выбрасываемого из подкапотного пространства воздуха, зависящая от проходного сечения и расположения упомянутого отверстия по длине днища. Во- вторых, не обеспечивается изменение проходного сечения отверстия для выброса охлаждающего воздуха в зависимости от скоростного режима транспортного средства. Это весьма важное обстоятельство, поскольку для максимально возможного снижения аэродинамического сопротивления в подднищевой зоне за счет сдува с днища пограничного слоя желательно, чтобы скорости двигающегося вдоль днища выдуваемого из подкапотного пространства охлаждающего воздуха и основного воздушного потока под транспортным средством были бы одинаковы, чтобы исключить трение воздуха о воздух в подднищевой зоне.

Целью изобретения является снижение аэродинамического сопротивления подднищевой зоны.

Для этого в устройстве для снижения аэродинамического сопротивления транспортного средства, содержащем поддон, перекрывающий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия, последнее расположено между днищем транспортного средства и задней кромкой поддона для направления воздушного потока из подкапотного пространства на днище со сдувом с рабочей ширины днища, определяемой величиной колес транспортного средства пограничного слоя внешнего потока воздуха, при этом величина относительной длины выпускного отверстия определена следующим соотношением

0,006 / 0,035, где I - длина выпускного отверстия;

L - габаритная длина однозвенного транспортного средства.

На фиг. 1 изображена схема обтекания и распределение поля скоростей воздушно

го потока у крышки и под днищем транспортного средства на дороге; на фиг. 2 - схема транспортного средства с организованным выбросом из подкапотного пространства

охлаждающего воздуха в подднищевую зону; на фиг. 3 - вид А на фиг. 2; на фиг. 4 - график зависимости относительного снижения коэффициента аэродинамического сопротивления Сх транспортного средства от

0 длины выпускного отверстия I в подкапотном днище: расчетные и экспериментальные данные; на фиг. 5 - график зависимости длины выпускного отверстия от скорости натекающего потока на фиг. 6 - схема

5 установки устройства на транспортном средстве, вид сбоку; на фиг. 7 - сечение Б-Б на фиг. 6.

Аэродинамические потери в подднищевой зоне обусловлены беспорядочным вза0 имодействием двигающегося под автомобилем турбулизированного потока воздуха с выступающими элементами ходо вой части и трансмиссии, а также сложным формированием пограничного слоя на дни5 ще по мере удаления от передней части транспортного средства и уменьшением скорости протекания потока у днища (фиг 1). Это вызывает увеличение давления на днище и появление повышенных индуктив0 ного аэродинамического сопротивления и подъемной силы транспортного средства.

Если у крыши скорость двигающегося вдоль нее потока воздуха близка к скорости VOQ натекающего потока на транспортное

5 средство, то в подднищевой зоне по мере приближения к середине днища происходит заметное торможение потока, что приводит к увеличению статического давления no;i днищем, а значит, к возрастанию подьем0 ной силы. Если увеличить скорость потока Е подднищевой зоне, то можно уменьшить подъемную силу, Одним из способов увеличения скорости является подача под днище струи воздуха, выходящей из подкапотногс

5 пространства (фиг. 2 и 3).

В результате проведенного теоретического исследования математической модели обтекания транспортного средства была получена расчетная формула по определе0 нию величины изменения коэффициента аэродинамического сопротивления Сх (промежуточные расчеты опущены)

di L.EH

5

АСХ

г ги Сх lx LXCЛ

СхСх

о:

где СХ|И - доля индуктивного аэродинамического сопротивления;

Czi - коэффициент подъемной силы;

Ьрдн - рабочая длина днища;

Врдн рабочая ширина днища. При этом

sgH

(

FM Ve

T ) V2n.no( 1 +2Vn.r

Чал-Ј)мc2

JQTB.O

Q2 JOTB.I

). (2)

SoiB.i

где 3 - толщина пограничного слоя;

h - величина дорожного просвета по днищу и скорость воздуха, истекающего из подкапотного пространства, при неоптимизированных размерах выпускного отверстия;

Czo, SOTB.O, Vn.no - соответственно коэффициент подъемной силы, площадь выпуск- ного отверстия; скорость потока под днищем;

)+

При этом необходимо отметить, чтоука-состоит из поддона 2. К свободному концу

занный эффект значительно проявляет себяподдона 2 приварен обтекаемый направляпри скоростях выше 80 км/ч для легковых 20ющий закрылок 3 (фиг. 7). Поддон 2 устанававтомобилей и выше 50 км/ч для грузовыхливается в пазах направляющих салазок 4,

транспортных средств. Расчетные формулывыполненных в виде швеллеров и жестко

(2) и (3) были получены для скоростей нате-установленных своими концами на противокающего потока V, находящихся именно вположных краяхв выпускного отверстия 5,

указанных диапазонах, что соответствует 25выполненного в подкапотном днище 6. Вычислу Рейнольдса Re 3-10B. При меньшихпускное отверстие 5 связано с воздухозаскоростях снижение величины аэродинами-борным отверстием 7 посредством ческой силы незначительно. Более того, так как при малых скоростях оптимальными

радиаторного кожуха 8. Поддон 2 установлен неподвижно и является продолжением

могли бы являться большие значения длины 30 подкапотного днища 6.

щели I (фиг. 5), то днище подкапотного про-Устройство работает следующим обрастранства как бы вырождалось. Причем в

образовавшуюся значительную щель вслед

ствие малой инерционности медленно нате

зом.

Во время движения транспортного средства на его днище образуется погракающего потока воздуха и образования под 35 ничный слой воздуха, являющийся причиднищем большего положительного статического давления будет иметь место заброс воздуха из-лод передней части днища в подкапотное пространство. Это приводит к закупорке воздушного канала охлаждения радиатора, перегреву двигателя и повышенному аэродинамическому сопротивлению подкапотного пространства.

Для всей гаммы серийно выпускаемых транспортных средств, кроме сочлененных, были определены границы интервала, соответствующего оптимальным значениям длины выпускаемого отверстия I относительно габаритной длины L рассматриваемого транспортного средства или его тягача. Рекомендуемый диапазон значений I составил 0,006 I/L 0,035.

Устройство расположено в нижней части подкапотного пространства 1 (фиг. 6)и

ной повышенного индуктивного аэродинамического сопротивления. Охлаждающий воздушный поток, пройдя через радиатор, далее по кожуху 8 устремляется к

40 выпускному отверстию 5, увеличивая скорость подднищевого потока, что приведет к уменьшению индуктивных потерь. Закрылок 3 служит для сглаживания местных поперечных пульсаций воздушной среды,

45 возникающих при слиянии подднищевого и подкапотного потоков воздуха.

Формула изобретения Устройство для снижения аэродинамического сопротивления транспортного

50 средства, содержащее поддон, перекрывающий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия, отличающееся тем, что, с целью снижения

ю 15

FM - модель транспортного средства;

Чо скорость натекающего потока воздуха.

Расчетные данные хорошо согласуются

с результатами эксперимента, проведенного на легковом автомобиле ЗАЗ -1102 (фиг. 4).

Максимальное снижение коэффициента Сх произойдет при нулевой подьемной силе, то есть когда . Таким образом, приравняв в формуле (2) к нулю коэффициент С, получаем формулу для определения оптимальной длины выпускного отверстия L подкапотном днище, обеспечивающей максимальное снижение коэффициента Сх

борным отверстием 7 посредством

радиаторного кожуха 8. Поддон 2 установлен неподвижно и является продолжением

Устройство работает следующим образом.

Во время движения транспортного средства на его днище образуется пограничный слой воздуха, являющийся причиной повышенного индуктивного аэродинамического сопротивления. Охлаждающий воздушный поток, пройдя через радиатор, далее по кожуху 8 устремляется к

выпускному отверстию 5, увеличивая скорость подднищевого потока, что приведет к уменьшению индуктивных потерь. Закрылок 3 служит для сглаживания местных поперечных пульсаций воздушной среды,

возникающих при слиянии подднищевого и подкапотного потоков воздуха.

Формула изобретения Устройство для снижения аэродинамического сопротивления транспортного

средства, содержащее поддон, перекрывающий снизу подкапотное пространство транспортного средства с образованием щелевого выпускного отверстия, отличающееся тем, что, с целью снижения

аэродинамического сопротивления поддни- щевой зоны, выпускное отверстие располо- жено между днищем транспортного средства и задней кромкой поддона для направления воздушного потока из подкапотного пространства на днище со сдувом с рабочей ширины днища, определяемой величиной колеи транспортного средства, пограничного слоя внешнего потока воздуха,

rj-p V1

Ш И/ ) ГГГ 1/1 III III П) til in /// iH

Пограничный слой на днище аб/тгомо&иля Фиг.1

Пограничный

слой на днище

и экране

при этом величина относительной длины выпускного отверстия определена следующим соотношением:

50,006 I/L 0,035,

где I - длина выпускного отверстия;

L - габаритная длина однозвенного транспортного средства.

ffM

Подкапотное днище

aass вам ао

УигЛ

Отверстие для 8ы5роса Sosot/xa

0(Ш аш д /ts°

S

&

iWj

i Y /Asia

%fcl

MX

«, . 4

CC2 C&

OQt5 003

0 4$ Ј$ &0 МЯ tf0 № &ff /- 3W30/0C/ e/r0/v0Јi/s 41 Ј „ j ЈeЈoЈoЈS a/rtgf&cv/rJ

9uz.5

фиг 5

шшшштг//т

/

,/

2

I

/т

тШ

2/

фигЛ