Làm thế nào việc thêm một bộ làm lệch hướng gió trước các tấm pin mặt trời gắn trên mái nhà sẽ ảnh hưởng đến lực cản trên một chiếc RV?

10

Tôi đang gắn các tấm pin mặt trời trên một chiếc xe giải trí (RV). Để giảm lực cản, tôi đã lên kế hoạch xây dựng một đoạn dốc nhỏ phía trước các tấm để làm chệch hướng gió trước khi nó chạm vào bảng phẳng và gắn kết. Dưới đây là một bản phác thảo thô (màu đỏ là dấu ngoặc, màu đen là bảng điều khiển, màu tím là đường dốc):

Bảng điều khiển năng lượng mặt trời

Ai đó nói với tôi rằng sẽ có nhiều lực cản hơn nếu tôi làm theo cách này hơn là nếu tôi không đặt bộ làm lệch hướng / đường dốc. Tôi sẽ thực hiện công việc ngay cả khi sẽ có sự khác biệt RẤT LỚN giữa việc kéo tránh bằng cách đi vào đoạn đường dốc và không có đoạn đường nào cả, nhưng tôi chắc chắn không muốn làm điều đó nếu nó TĂNG TỐC.

Tôi nghĩ rằng không gian dưới bảng điều khiển sẽ được tối thiểu. Tôi sẽ cố gắng để chúng càng gần mái nhà càng tốt. Các tấm dày khoảng 2 "và khoảng cách giữa sẽ khoảng 1 / 4-1 / 2 inch.

Làm thế nào để thêm một đoạn đường phía trước bảng điều khiển ảnh hưởng đến lực cản trên xe? Nó sẽ tăng, giảm hoặc giữ nguyên?

— Cade
nguồn

3

Chỉ cần một suy nghĩ, các tấm pin mặt trời linh hoạt cũng có thể bạn quan tâm. Engineering.stackexchange.com/questions/649/

— Mạnh

1

Hãy chắc chắn xem tài liệu tham khảo của Dan - Tôi đánh giá đây có thể là bình luận thực tế tốt nhất về khí động học xe mà tôi từng thấy. [Nếu ai biết rõ hơn, xin vui lòng chia sẻ với chúng tôi.]

— Russell McMahon

9

Khái niệm về những gì bạn đang làm là âm thanh, và như Russell McMahon lưu ý rằng hiệu quả đạt được có thể đủ đáng kể để chứng minh sự thay đổi.

Tôi thực sự khuyên bạn nên xem xét thêm một đoạn đường nối vào cạnh sau. Lực kéo rất nhạy cảm với phần dưới (phía sau) của thân xe Bạn cũng chịu một áp lực dương ở phía trước xe, nhưng bạn cũng chịu áp lực tiêu cực mạnh ở phía sau. Điều này được làm tồi tệ hơn nhiều bởi sự phát triển của nhiễu loạn và phân tách dòng chảy.

Về mặt khái niệm, những gì bạn muốn làm là giảm mặt cắt ở phía sau để giảm diện tích mà áp lực tiêu cực được áp dụng. Bạn có thể làm điều đó bằng cách thu hẹp phần cuối (một đoạn dốc ngược trong trường hợp của bạn). Bí quyết duy nhất là bạn phải làm như vậy dần dần để tránh hiện tượng gọi là tách dòng. về cơ bản, đây là luồng không khí tự xẹp xuống và tạo ra các xoáy.

Vì vậy, đi trước với đoạn đường nối ở phía trước, nhưng thêm đoạn đường nối rất nông (~ 10 độ) ở phía sau là tốt. Điều đó sẽ cung cấp cho bạn sự cải thiện tốt nhất cho đầu tư tối thiểu. Ngoài ra, hãy cố gắng để các đường dốc phù hợp với các cạnh của tấm pin mặt trời. Bạn muốn con đường mà không khí đi theo càng trơn tru càng tốt.

Đối với một số bằng chứng thực nghiệm và hình ảnh tuyệt vời, kiểm tra bản trình bày này

p.5 cho thấy những cải tiến nhỏ trong việc làm tròn mặt trước của xe tải nhưng chúng nhanh chóng chững lại (không có lợi cho việc làm cho mặt trước mượt mà hơn)

p.11,17,18 cho thấy sự phân tách dòng chảy ở phía sau

tr.18 (phía trên bên phải) hiển thị một điểm tối ưu để giảm phần đọc x. Giảm quá mạnh làm giảm lợi ích của việc giảm diện tích.

— Dân
nguồn

Vì vậy, dốc ở phía trước và dốc ở phía sau? Điều này có thể sẽ yêu cầu một trong hai điều, xin vui lòng cho tôi thông tin phản hồi của bạn. 1 - Tôi sẽ phải bịt kín hai bên để không khí không lọt vào để tạo lực cản trên đường nối BACK. hoặc 2 - Có thể tạo một đường nối gắn vào đỉnh của khung ở phía sau để có một khoảng cách nhỏ giữa đường dốc và mái ở phía sau để bất kỳ không khí nào lọt vào hai bên sẽ không bị kéo bởi đường dốc phía sau.?

— Cade

^{\circ}

$^\circ$

+1 (ngày hôm qua). Là một phần thưởng lớn, tài liệu tham khảo mà bạn trích dẫn có thể là bình luận thực tế tốt nhất về khí động học xe mà tôi từng thấy.

— Russell McMahon

3

Căng thẳng trên bảng điều khiển gắn kết cần xem xét.
Điều này có thể được giảm đáng kể bởi một "đoạn đường nối" bảo vệ hoàn toàn bảng điều khiển khỏi tác động của không khí theo hướng phía trước.

Kéo tấm phẳng cho một bảng sẽ là <= kết quả phương trình kéo cổ điển.

P_{l o s t} = D \cdot V

$P_{lost}= D \cdot V$

V

$V$

C_{d}

$C_d$

D = \frac{1}{2} C_{D} ρ A V^{2}

$D = \frac{1}{2} C_D \rho A V^2$

$D$
$A$
$V$
$\rho$ $\approx$ $\frac{kg}{m^3}$
$C_D$ $0 < C_D \leq 1$

D = 0.6 A V^{2}

$D = 0.6 A V^2$

C_{D} = 1

$C_D = 1$

\approx

$\approx$

0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^{2} = 47 N

$0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^2 = 47 N$

P_{l o s t} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 k W

$P_{lost} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 kW$

— Russell McMahon
nguồn

C_{D} = 1

$C_D=1$

C_{D}

$C_D$

0

$0$

1

@Roy Nhận xét thứ 2 trước - Không, tôi không có ý định đưa ra ấn tượng rằng Cd sẽ giảm xuống 0. Điều tôi dự định là hiển thị ~~~ = mất điện ở khu vực phía trước bằng phẳng để anh ta có thể thấy tổn thất tối đa. Một đoạn đường nối sẽ loại bỏ một% không xác định trong số đó khỏi tải động cơ của xe. Các giá đỡ bảng điều khiển cũng sẽ có lợi mặc dù sẽ có một số lực cản do dòng chảy dọc theo bề mặt. Tối đa 47N không lớn đối với các hệ thống lắp đặt và tổng tổn thất điện năng là đáng chú ý nhưng có lẽ công suất xe hơi nhỏ ở tốc độ 100 kph. ...

— Russell McMahon

@Roy - Tôi không chắc chắn truy vấn lại để tham khảo cho Cd = 1. Phương trình là 'kéo tấm phẳng "và dựa trên (mặc dù thường được sử dụng mà không nhận ra) dựa trên năng lượng cần thiết để tăng tốc cột không khí mà vật đi qua đến tốc độ xe. Đó thường được coi là trường hợp xấu nhất. bạn có thể "làm dịu không khí sang một bên" mà không cần mang tất cả đến tốc độ xe thì cần ít năng lượng hơn và Cd là một cách phản ánh điều này. Có thể thấy, đó là một công thức thô sơ và không tính đến một số ảnh hưởng thứ cấp NHƯNG là "phương trình kéo cổ điển" và hoạt động tốt một cách đáng ngạc nhiên.

— Russell McMahon

@Roy Đây là ai đó đã nói những gì tôi đã nói và đang làm trụ cột cho những nỗ lực của anh ấy {bởi những kẻ ngốc} , ở đây, ý kiến của NASA dành cho sinh viên và hai câu trả lời của Vật lý SE ở đây rất hữu ích và lưu ý khu vực yên tĩnh của Reynold. | Và rồi Agh! :-)

— Russell McMahon

C_{D}

$C_D$

2

Tôi có thể nhớ điều này đã được thảo luận trong một bài giảng về chất lỏng trong những ngày sinh viên của tôi cách đây rất lâu, khi chủ đề về giá nóc xe hơi và muỗng nhiên liệu xe tải được nâng lên.

Bảng điều khiển sẽ tăng lực cản của RV và giảm các đặc điểm được thiết kế hợp lý của nó.

Một đoạn đường nối như bạn đang lập kế hoạch sẽ làm giảm lực cản của bảng điều khiển nhưng sẽ không khôi phục các đặc điểm tinh giản ban đầu của RV.

Ảnh hưởng của đường dốc sẽ tương tự như muỗng nhiên liệu gắn vào xe tải, xem hình dưới đây. Họ giảm tiêu thụ nhiên liệu giảm lực cản. Những thiết bị như vậy đã được cài đặt trên xe tải từ những năm 1980.

nhập mô tả hình ảnh ở đây

— Fred
nguồn

Tôi không biết đây là loại hình gì của bức tranh, nhưng với tôi (với tư cách là một kỹ sư hàng không vũ trụ), nó trông có vẻ không tối ưu từ quan điểm khí động học. Một cái gì đó lồi sẽ hiệu quả hơn, và đó cũng là thứ tôi thấy chủ yếu ở đây tại châu Âu: isuzucv.com/images/parts/accessories/lightbox/ Lỗi

— Roy

@Roy Tôi đồng ý lựa chọn hình ảnh hơi kỳ quặc; nó phải là một thiết kế nguyên thủy hơn Tôi đã không nhận thấy nó đang được sử dụng trên các xe tải ở California, nơi mà phong cách bạn hướng đến rất phổ biến.

— Air

Có lẽ bạn có thể thay đổi hình ảnh thành một ví dụ phù hợp hơn.

— Roy

0

Nếu tôi giải thích chính xác bản phác thảo:

Bảng điều khiển nằm trên mái nhà, với giải phóng mặt bằng bên dưới nó
chiều cao đường dốc bằng chiều cao giải phóng mặt bằng

Tôi đoán rằng quá trình suy nghĩ của kẻ gièm pha đã diễn ra như sau:

không khí mà trước đây đã có mặt ở phía trước của bảng điều khiển vẫn sẽ đánh vào phía trước của bảng điều khiển
không khí đi xuống dưới bảng điều khiển sẽ tràn vào đoạn đường nối
do đó, tất cả các đoạn đường nối là thêm lực cản, vì nó không ảnh hưởng đến không khí đập vào bảng điều khiển

Tôi không phải là một chuyên gia về động lực học chất lỏng, nhưng không khí tăng từ đường dốc rõ ràng sẽ ảnh hưởng đến không khí sẽ đập vào bảng điều khiển. Tôi không biết hiệu ứng này lớn hơn hay nhỏ hơn lực cản không khí bổ sung không còn có thể vượt qua dưới bảng điều khiển.

Về mặt giải pháp tốt hơn - bạn nên thử và loại bỏ các mặt thẳng đứng, do đó mở rộng đoạn đường nối sao cho đỉnh của đường nối trùng với đỉnh của bảng điều khiển. Tôi có thể nói rằng điều này sẽ có ít lực cản hơn so với thiết kế của bạn (giả sử tôi đã giải thích chính xác bản phác thảo của bạn), nhưng tôi sợ tôi không biết liệu nó có tốt hơn không.

— AndyT
nguồn

1

Đánh chìm bảng điều khiển sao cho một bề mặt phẳng được tạo ra là tốt nhất, tuy nhiên có lẽ với tình huống đó, điều đó có lẽ là không thể. Điều tốt nhất tiếp theo là tích hợp bảng điều khiển khí động học, như đã được thực hiện với xe tải (xem câu trả lời của Fred). Bạn đã đúng khi tuyên bố rằng đoạn đường nối sẽ chỉ thêm lực cản (nó sẽ làm cho toàn bộ mọi thứ được sắp xếp hợp lý hơn một chút, giảm lực cản.

— Roy