Aerodinamica

[NUME_REDACTAT] este o ramură a mecanicii fluidelor, care studiază efectele provocate de mișcarea relativă dintre fluidele compresibile (mai ales aer dar și alte gaze ) și solide și mai ales efectele provocate de mișcarea corpurilor (de exemplu avioane) în aer, teoria și practica aerodinamicii este utilizată și în cadrul meteorologiei pentru studiul curenților atmosferici.

Ca o consecință a apariției vehiculelor aeriene, au inceput să se dezvolte diferite ramuri ale aerodinamicii:

• aerodinamica teoretică, disciplină in cadrul căreia, cu ajutorul matematicii, tratează cele mai generale legi și fenomene fizice aerodinamice;

• aerodinamica experimentală studiază fenomenele prin intermediul unor experiențe adaptate lor( cu precizarea că obținem același rezultat dacă deplasăm corpul față de fluid sau fluidul față de corp).

• aerodinamica aplicată foloseste cunostințele din celelalte două sectoare ale aerodinamicii, în construcțiile aeronautice.

Calitățile aerului

Mișcarea unei aeronave sau a unui automobil are lor în interiorul masei fluide care înconjoară toata suprafața planetei. Acest mediu este numic aer atmosferic și reprezintă un amestec de gaze, și anume 78% azot, 21% oxigen 1% vapori de apă, dioxid de carbon, metan, în care plutesc o serie de particule de diferite mărimi aflate în diferite stări de agregare. Datorită parametrilor care caracterizează atmosfera, presiune, umiditate, densitate, turbulență, temperatură, aceasta apre ca un mediu cu structură diferită, atât pe orizontală cât și pe verticală. Deoarece atmosfera este atât de importantă pentru tema studiului prezent și anume aerodimanica, trebuie să menționăm cateva dintre cele mai importante fenomene care se petrec la nivelul acestui amalgam de gaze și particule.

Astfel, amintim compresibilitatea, care reprezintă proprietatea gazelor de a-și modifica volumul sub acțiunea forțelor exterioare, pâna în momentul în care se stabilește un echilibru între forțele care se nasc în gaz ți forțele care tind să-l comprime. Acest fenomen apare în cazul deplasări unui mobil cu viteze peste 500 km/h, dar în cazul în care viteza de deplasare nu depășește viteza de 400 km/h acest fenomen nu se produce, astfel că aerul atmosferic va tratat ca un fluid incompresibil.

Efectul de frecare este de asemenea foarte important în acest domeniu și este prezent în mișcarea fluidelor compresibile și incompresibile. Astfel, orice fluid adera la suprafața unui corp solid scufundat în el, dar și în interiorul fluidului apar forțe de frecare. Având în vedere că este vorba despre aerul atmosferic, efectul de frecare este cu atât mai mare având în vedere ca este vorba de particule atât de fine.

Tunelul aerodinamic

Tunelul aerodinamic este o instalație cu ajutorul căreia se pun in evidență și se măsoară forțele ce iau naștere asupra unui corp ce se deplasează în aer, precum și spectrele curgerii în jurul corpului. În tunelul aerodinamic se folosește mișcarea aerului față de corpul studiat. Tunelul aerodinamic poate fi:

cu circuit inchis;

cu circuit deschis.

Orice tunel aerodinamic se compune din:

a. instalație de pus aerul in miscare;

b. tub ce dirijează aerul spre camera de experiență;

c. deflectoare pentru dirijarea paralelă a fileurilor de aer;

d. filtre de aer la intrarea și ieșirea aerului din camera de experiență;

e. camera de experiență;

f. balanța aerodinamică;

g. instalație cu filtru pentru determinarea spectrului aerodinamic.

În ziua de azi, testarea autovehiculelor în acest tunel aerodinamic este primordială, deoarece se pot stabili diverse erori de proiectare, dar mai ales că în urma acetor teste se poate stabili materialul din care va fi confecționat mobilul pentru a-I putea rezista caroseria, dar și pentru a atinge vitezele înalte pentru care a fost conceput. Astfel că, până spre sfârșitul anilor ’70 principala preocupare a inginerilor a fost îmbunatățirea mecanicii și funcționalității automobilelor, aerodinamica acestora fiind o problemă secundară. Aerodinamica autovehiculelor revine în actualitate odată cu:

creșterea vitezei de deplasare, a volumului de mărfuri trasportat și a capacității de transport a autovehiculelor;

determinarea influenței pe care o are forța de rezistență la înaintare asupra puterii necesare unui autovehicul și implicit asupra consumului de combustibil.

Acestea fiind spuse, în capitolul care va urma vom dezvolta un subiect de mare anvergură în ceea ce privește proiectarea autovehiculelor.

Aerodinamica automobilelor

Reprezintă știința care se ocupă cu studiul fenomenelor rezultate ca urmare a interacțiunii dintre automobil și aer.

La deplasarea automobilului, presiune din partea frontală crește, în timp ce presiunea din partea din spate scade. Datorită vâscozității aerului, după trecerea automobilului, aerului dislocat de acesta nu este înlocuit instantaneu ci după o anumită perioadă. În același timp aerul este comprimat în partea frontală.

Aerul, datorită densității și vâscozității, se va opune mișcării oricărui corp care-l pătrunde. Cu cât forma corpului este mai puțin aerodinamică cu atât forța de rezistență a aerului este mai mare. De asemenea forța cu care se opune aerul depinde de aria suprafeței transversale a corpului în mișcare. Cu cât volumul de aer dislocat de corp este mai mare cu atât rezistența aerului crește.

Viteza automobilului joacă un rol extrem de important în ceea ce privește forța de rezistență a aerului la deplasarea automobilului. Altfel spus puterea consumată pentru a învinge rezistența aerului este dată de produsul forței de rezistență a aerului cu viteza automobilului:

Dacă forma autovehiculului nu este suficient de aerodinamică, acesta va avea nevoie de o putere mult mai mare pentru a învinge forța cu care îl împinge înapoi, dar în special va avea nevoie să ardă mult mai mult combustibil pentru a-și obține acea forța. Însă cel mai important îl reprezintă cheltuielile care depind și ele de forma mobilului.

[NUME_REDACTAT] fiind spuse, fie ca ne place sau nu, mecanica fluidelor, în speță, aerodinamica patrunde în viețile noastre prin forma pe care o au mașinile pe care le conducem, prin banii pe care-I plătim la pompă, dar și prin puterea cu care apăsăm pe accelerație pentru a putea învinge curentul de aer care ne bate din față. Astfel, datorita aerodinamicii, am descoperit cum este sa ne bată vântul în față cu 200 chiar 430 km/h în cazul modelului [NUME_REDACTAT] GT.

[NUME_REDACTAT], Aurel, Elemente de mecanică și termodinamică, Sibiu, [NUME_REDACTAT] „[NUME_REDACTAT]”, 2014.

Coarnă, Lăcrămioara, Caiet probleme hidraulică.

CNCSIS, Proiect de cercetare exploatorie.

http://www.bmw.com/com/en/insights/technology/efficientdynamics/phase_2/technology/aerodynamics_2013.html

https://www.nasa.gov/audience/forstudents/k-4/stories/what-is-aerodynamics-k4.html#.VWBtd0_tmko

http://en.wikipedia.org/wiki/[NUME_REDACTAT], Dumitru, Principiile zborului, București, 2009

http://www.e-automobile.ro/categorie-dinamica/79-coeficient-aerodinamic-cx.html