ایرودینامیک؛ بارج بورد و دلیل استفاده از صفحه انتهایی بال در فرمول یک

خودرو بانک

بروزرسانی 1399/01/16 - 9:41

ایرودینامیک؛ بارج بورد و دلیل استفاده از صفحه انتهایی بال در فرمول یک

خودرو بانک/ در سومين و آخرين قسمت توضيحات ايروديناميک، به سراغ توضيح اجزاي مختلف ايروديناميک خودروي فرمول يک خواهيم رفت. توصيه مي‌کنيم براي درک بهتر حتما دو پست قبلي را مطالعه کنيد تا دلايل توضيح داده شده براي شما گنگ نباشد.

در قدم اول به سراغ بال عقب مي‌رويم. دو الماني که همه بال‌هاي عقب دارند يکي صفحه انتهايي بال (اندپليت) است و ديگري شيارهايي که روي اندپليت مشاهده مي‌کنيد.

اندپليت و شيارهاي آن

اما دليل وجود آن‌ها چيست؟ اگر بال را بدون داشتن اندپليت فرض کنيد، در مي‌يابيد که ورتکس‌هاي قدرتمندي ناشي از درآميختن هواي بالا و زير بال ايجاد مي‌شود. مشکلي که ايجاد اين ورتکس‌ها ايجاد مي‌کند، بيشتر کردن نيروي درگ است.

ورتکس توليدي در بال بدون اندپليت

اگر در بال عقب ورتکس نداشته باشيم هوا با سرعت مناسب به حرکت خود ادامه مي‌دهد. اما وقتي ورتکس ايجاد مي‌شود مقداري از سرعت حرکت مستقيم هوا را به سرعت حرکت جانبي تبديل مي‌کنيد. هوا کند مي‌شود و در نتيجه هوا خودرو را کند مي‌کند، يعني همان درگ. پس براي کم کردن ميزان توليد ورتکس صفحه‌هايي در دو طرف بال مي‌چسبانند. اما هوايي که در فضاي داخلي بال وجود دارد بسيار پر فشارتر از هواي خارج بال است. در نتيجه در لبه بال باز هم ورتکس ايجاد مي‌شود. اين ورتکس‌ها به ورتکس‌هاي لبه بال (Wingtip vortices) معروفند.

ورتکس‌ لبه بال (Wingtip vortices)

پس همچنان مشکل درگ داريم. براي رفع اين مشکل شيارهايي در اندپليت ايجاد مي‌کنند تا به تدريج هواي داخل بال را با هواي خارج آن ترکيب کنند و اختلاف فشار را پايين بياورند. حال بياييد هواي زير بال را در نظر بگيريم. هواي کنار بال پر فشارتر از هواي زير بال است پس باعث ايجاد ورتکس‌ مي‌کند. اما اين ورتکس در خلاف جهت ورتکس‌هاي لبه بال ايجاد شده و به همين دليل اثر يکديگر را تا حد زيادي خنثي مي‌کنند. به اين خاطر در انتهاي اندپليت بريدگي مشاهده مي‌کنيد. اين بريدگي به توليد ورتکس بين هواي بيرون و زير بال کمک مي‌کند.

خنثي شدن اثر ورتکس لبه بال

مبحث مهم بعدي در قسمت‌هاي ايروديناميکي خودرو ديفيوزر است. ديفيوزر در عقب خودرو و زير آن قرار دارد.

ديفيوزر

براي درک عملکرد ديفيوزر بياييد خودرو را از بغل و بدون در نظر گرفتن بقيه قسمت‌ها نگاه کنيم. مي‌توانيد به وضوح ببينيد که ديفيوزر شکل کل خودرو را تبديل به يک بال مي‌کند.

نماي کناري خودروي <a href='https://www.khodrobank.com/موتوراسپرت'>فرمول يک</a> که به مانند بال است

نماي کناري خودروي فرمول يک که به مانند بال است

هوا به زير خودرو کشيده شده و در اين قسمت باريک به دليل اثر ونچوري (به پست ايروديناميک اول مراجعه کنيد)، سرعت آن بيشتر و بيشتر مي‌شود. به علاوه در عقب خودرو هواي کم فشار وجود دارد و اين دليل هم به افزايش سرعت هوا کمک مي‌کند. در نتيجه اين هوا بسيار کم فشار شده و توليد داونفورس زيادي مي‌کند. به اين فرايند اثر زمين (The Ground Effect) گفته مي‌شود.

اثر زمين

مهندسان براي بيشتر کردن اين اثر از الماني به نام زاويه ريک استفاده مي‌کنند. اين زاويه به ميزان افزايش ارتفاع عقب خودرو گفته مي‌شود. هرچه اين زاويه بيشتر شود، جلوي کفي خودرو به سطح زمين نزديک‌تر شده و باعث تنگ‌تر شدن فضاي عبوري هواي زير خودرو مي‌شود. در نتيجه سرعت هوا بيشتر، و فشار آن کمتر شده پس داونفورس بيشتري توليد خواهد شد. المان‌هاي عمودي ديفيوزر هم به هدايت بهتر هواي زير خودرو به بهتر شدن اثر ديفيوزر و کاهش هواي کثيف کمک مي‌کنند.

هدايت کننده‌هاي عمودي ديفيوزر

حال به سراغ اثر بارج بورد در اين پازل ايروديناميکي مي‌رويم. شکل ظاهري بارج بورد در خودروهاي مختلف به دليل داشتن فلسفه‌هاي ايروديناميکي مختلف، متفاوت است. پس آنچنان بصورت ريز آن‌ها را بررسي نمي‌کنيم. اولين وظيفه مهم بارج بورد، هدايت کردن ورتکس‌ها به محدوده بيروني خودرو براي دور نگه داشتن هواي کثيف، و هدايت کردن هواي تميز به داخل سايدپاد است.

اثر بارج بورد بر جريان هوا

دومين وظيفه مهم آن ايجاد کردن ورتکس‌هايي براي جلوگيري از نفوذ هواي پر‌ فشار به زير خودروست تا عملکرد ديفيوزر مختل نشود.

ورتکس توليد شده در قسمت بارج بورد

المان بعدي که شايد خيلي اسم آن‌ را شنيده باشيد داکت اس (S-duct) است. دليل اين نام گذاري به وضوح در شکل مشخص است. ورودي اين داکت در بعضي خودرو‌ها مشخص است و در بعضي ديگر در زير دماغه خودرو نهفته مي‌باشد. قسمت خروجي اين داکت نيز در بالاي دماغه و در نزديکي سيستم‌ فنربندي است. اما چرا از اين داکت استفاده مي‌شود؟ اين داکت دو مشکلي بزرگ را حل مي‌کند. اولين مشکل لايه مرزي است که در مجاورت بدنه خودرو سرعت هواي در جريان را کاهش مي‌دهد و باعث ايجاد درگ مي‌شود. با اجازه دادن به حرکت اين هوا درون اين داکت و خروج آن از قسمت بالاي شاسي باعث مي‌شود لايه مرزي به حرکت در بيايد و تا حد زيادي اين مشکل را حل کند. مشکل دوم ايجاد شدن جدايي هوا بر اثر شکل دماغه خودروست. با انتقال مقداري هوا از زير خودرو به روي سطح شاسي، هواي جدا شده به سمت بدنه خودرو کشيده مي‌شود.

اثر S-duct بر جريان هوا

در خودروي فرمول يک تعداد زيادي المان ايروديناميکي ديده مي‌شود که هر کدام از آن‌ها براي رفع قسمتي يا کل يک مشکل به کار مي‌رود. تمام آن‌ها بصورت دقيق و مهندسي طراحي شده و تا حد ميليمتر و شايد دقيق‌تر در بدنه متصل مي‌شوند تا عملکرد دلخواه و مطابق با شبيه‌سازي‌ها را داشته باشند. اميدواريم با اين سري پست‌هاي ايروديناميک توانسته باشيم دانش شما را در اين مورد افزايش بدهيم تا عملکرد خودروي فرمول يک را بهتر درک کنيد.

#باهم_شکستش_مي‌دهيم ما را در کانال «آخرين خبر» دنبال کنيد