Во время эксперимента одновременно замеряют давления в различных точках на поверхности кузова автомобиля при помощи батарейного манометра, каждая трубка которого показывает давление в определенной точке (рис. 89, б). В опытах, проведенных в ГСХИ, при определении распределения давлений применяли трубки с просверленными в них радиальными дренажными отверстиями.
Закладывали эти трубки заподлицо с поверхностью модели и соединяли их с манометрами.
Разность между измеренным в каждой точке поверхности модели давлением р и атмосферным давлением р0, отнесенная к скоростному напору,
представляет собой коэффициент давления р=[(р—p0)/q].
Диаграмму распределения давлений, на которой коэффициенты давления откладывают в определенном масштабе перпендикулярно к основной связанной оси, называют хордовой. Чаще коэффициенты р изображают в виде векторов на графиках соответствующих сечений, причем принято положительные значения р откладывать внутрь, перпендикулярно к контуру сечения автомобиля, а отрицательные — наружу.
Если считать воздух несжимаемым,
то возможно значение рmах=1, тогда как рmin могут оказаться значительно больше, чем —1.
Возможные способы графического изображения распределения давлений на поверхности автомобиля в некоторых сечениях приведены на рис. 90, а, б и в. На рис. 90, а в виде кривых показано распределение давлений в вертикальной продольной плоскости симметрии модели автомобиля с кузовом фургонного типа.
Рис. 90. Способы графического изображения распределения давлений на поверхности автомобиля:
а—кривые распределения давлений в вертикальной продольной плоскости симметрии; б и в— эпюры распределения давлений соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях
Сплошная линия показывает изменение величины давлений на верхней части кузова, а штриховая —
на его нижней стороне. На рис. 90, б и в показаны эпюры давлений соответственно в вертикальной и горизонтальной плоскостях. Для автомобилей с плохообтекаемой формой характерны приведенные на рис. 90, б эпюры с резко изменяющимися зубчатыми пиками повышенных и пониженных давлений.
Кривые распределения давлений в продольной вертикальной плоскости симметрии для легковых автомобилей с различной обтекаемой формой приведены на рис. 91, а и б. В передней части всех автомобилей имеет место повышенное давление, близкое к величине полного скоростного напора. Если у автомобилей с хорошо обтекаемой формой на капоте двигателя p = 0,2 -:- 0,3 (рис. 90, а), то у автомобилей с плохо обтекаемой формой р в 3—5 раз больше (рис. 90, б).
За зоной повышенных давлений перед ветровым стеклом расположена новая вершина пониженного давления. Чем больше зона повышенных давлений и чем медленнее происходит повышение или понижение давлений, тем лучше обтекаемость автомобиля. Резкое снижение давлений у переднего острого края крыши, вызванное слишком большим возрастанием скорости,
приводит к отделению в этом месте воздушного потока.
Рис. 91. Кривые распределения давлений для автомобилей:
а—хорошо обтекаемой формы; б—плохо обтекаемой формы
Для автомобилей с хорошо обтекаемой формой, после понижения давления в месте перехода от ветрового стекла к крыше, по мере приближения к хвостовой части кузова происходит постепенное повышение давления, которое в задней части кузова может перейти в избыточное. Для автомобилей с плохо обтекаемой формой кривая изменения давлений имеет вид, указывающий на образование вихря и наличие протяженной мертвой зоны потока. Как правило, эпюры хорошо обтекаемых автомобилей имеют на верхней поверхности кузова три вершины избыточных давлений: самую высокую на передней части, среднюю перед ветровым стеклом и небольшую у хвостовой части. Кроме того, имеются две вершины пониженных давлений: наиболее высокая у передней части крыши и менее высокая над капотом двигателя.
Анализ кривых распределения давлений на поверхности автомобиля позволяет сделать определенные выводы о способах улучшения его обтекаемости. Например, низко опущенная передняя часть автомобиля уменьшает застойную зону воздуха, возникающую перед ним, способствует плавному протеканию потока по поверхности капота двигателя и уменьшает вершину пониженных давлений над ним. Если же можно придать передней части автомобиля совершенно закругленную форму без выступающего вперед капота,
то это приведет к исчезновению вершин избыточного и пониженного давления впереди и позади ветрового стекла, и кривые давлений приблизятся к показанным на рис. 92,
а и б. Таким образом, качество формы можно определить по высоте вершины пониженного давления в передней части автомобиля.
Рис. 92. Распределение давлений для тел обтекаемой формы:
а — с тупой носовой частью, б — с более острой носовой частью
Знать только распределение давления в вертикальной продольной плоскости симметрии еще далеко недостаточно для полного представления об обтекаемости автомобиля. Необходимо рассмотреть распределение давлений в других вертикальных и горизонтальных плоскостях,
учитывая, что для любого сечения решающее значение имеет также плавное изменение давлений с немногими и небольшими вершинами кривых.
Значительно меньше имеется экспериментальных данных о распределении давлений на нижней стороне модели,
так как эту сторону редко удается имитировать с достаточной точностью. Кроме того, обтекание нижней части модели в аэродинамической трубе существенно отличается от действительных условий ее обтекания при движении автомобиля на дороге.
Знание распределения давлений на поверхности автомобиля позволяет, хотя и грубо, оценить скорость воздушного потока относительно отдельных его частей.
Автор: Е.В.
Михайловский
Идёт загрузка...