Презентация, доклад на тему Научно-иссдедовательская работа Наземный транспорт 21 века. Пути снижения силы лобового сопротивления

сопротивления

Электроугли

века. Пути снижения силы лобового сопротивления

Никишин Олег Дмитриевич
Студент 1 курса группа 13 ТО

Электроугли

Q = f (Сх)
Выводы
Информационные ресурсы

движения наземного транспорта 21 века, улучшение экологии, модернизация транспортных путей
Задачи:
экспериментальное определение аэродинамического коэффициента лобового сопротивления наземного транспорта различных форм;
разработка методики расчёта силы лобового сопротивления

ресурс

Цены: шахта "Распадская"$17/т шахта"Воркутауголь"$60/т

годы:

сырьё для производства биодизеля

Завод пиролиза биомассы в
Австрии

культурами
Число голодающих на планете к 2025 году возрастёт до 1,5 млрд человек

прошла под лозунгами: «экологичность и экономичность»,
«скорости, дизайн и удобство»

89 граммов на километр.

в РФ в марте – апреле 2011 года

автомобиля на альтернативном источнике топлива - электричестве

поколения со скоростями 250 - 350 км/ч, аналогичных высокоскоростному поезду «Сапсан».

Участие в королевских автогонках «Формула -1»

Участие в международном ралли «Дакар»

Жуковского


С х - коэффициент лобового сопротивления – неизвестный параметр
определили аэродинамическую силу лобового сопротивления воздуха:
Q = 0,64 Cx V2

Q - аэродинамическая сила лобового сопротивления, н;
Cx - коэффициент силы лобового сопротивления, безразмерная величина;
S - площадь поперечного сечения тела 1 м2 (мидель), величина постоянная;
 - плотность воздуха 1,28 кг/м3, величина постоянная;
V - скорость движения, м/с.

– параллепипеда  0,9

Сх – пирамиды  0,7

Сх – сферы = 0,5

Сх – капли  0,2

сопротивления
Q = 4100 н, массу автомобиля в1000 кг необходимо дополнительно нагрузить в центре тяжести грузом  в 400 кг
В этом случае мощность двигателя необходимо увеличить в 1,4 раза
Расход бензина – увеличивается
Результат – ухудшение экологии

сопротивления воздуха, безразмерная величина с максимальным значением равным единице и минимальным значением близким к нулю.
Сх плоской пластины 1.
Сх сферы = 0,5
Коэффициент лобового сопротивления капли определяли с помощью модели аэродинамической трубы, аэродинамических весов и набором тел

через который входит воздух
3 - сужающееся сопло для выхода воздуха.
6 - кронштейны для крепления электромотора
7 - электромотор с воздушным
8 - двухлопастным винтом создающим поток.
4,5 решётки с трёхугольными ячейками.
9, 10 - электрошнур с вилкой напряжением в 220 вольт,
11 – хвостовик для крепления трубы к штативу

Аэродинамическая труба предназначена для создания искусственного воздушного потока для опытов по аэродинамике – движения твёрдых те в воздухе

воздушного сопротивления тел в зависимости от их формы

сопротивления капли.
Подтвердить постулат, что:
коэффициент лобового сопротивления пластины
Сх = 1;
коэффициент лобового сопротивления сферы
Сх = 0,5
Приборы: модель аэродинамической трубы, аэродинамические весы, набор тел, источник электрического питания напряжением 220 вольт, реостат, подъёмный столик, штатив, муфта.

Эксперимент

(Сх пластины известен  1)
Когда стрелка весов отклонилась на n делений - получили оптимальное расстояние L
Фиксируем это расстояние для следующих продувок
При продувке сферы стрелка весов отклоняется примерно на 2 деления. Это соответствует (n /2)
Сх  0,5.
Сх сферы = 0,5 это постулат
Данных по продувке капли нет.
При продувке капли убедились, что стрелка весов отклонилась примерно на 1 деление, что соответствует
Сх ≤ 0,2.

L = const

n = 4

стрелки весов на n делений, определяем максимальное значение силы лобового сопротивления Q

Экспериментальная установка

С х  1

Коэффициент лобового сопротивления пластины

Стрелка весов отклоняется на величину n/2
в этом случае Q пластины = 2 Q сферы

С х = 0,5

Коэффициент лобового сопротивления сферы

откуда

Коэффициент лобового сопротивления капли

С х  0, 25

осуществили продувки пластины и сферы
Фиксировали на весах условные единицы (У.Е.) лобового сопротивления Q
По результатам эксперимента построили графики, приняв, как постулат, что С х пл. 1
С х сф.= 0,5
В пропорциональном сравнении
продували каплю и определяли
C x

1 эксперимент оранжевая кривая
2 эксперимент синяя кривая
3 эксперимент красная кривая
Зелёная линяя - средняя арифметическая от трёх экспериментов -
прямая пропорциональная
зависимость

миделем

автополигона с результатами наших продувок
Результат
Из трёх продувок сферы получили результат Сх = 0,5.
Для сферы на 95 % результаты совпали с продувками автомобилей ВАЗ на Дмитровском автополигоне
Площадь миделя наших моделей в 1,5 тыс. раз меньше натуры

Три машины ВАЗ прошли натурные продувки в полномасштабной трубе диаметром 4,5 м
Скорость воздушного потока была 40 м/с (144 км/ч)
Среднее значение коэффициента лобового сопротивления Сх  0,449
Среднее значение силы лобового сопротивления Q  680 н
Действующие на машины силы фиксировали прецизионные весы.
у каждой машины был измерен - мидель  2м

тесты трёх автомобилей ВАЗ -2107; ВАЗ -21099; ВАЗ -2110 с Дмитровского автополигона
машины поочередно прошли «продувку» в рабочей части аэродинамической трубы.
Скорость воздушного потока 40 м/с (144 км/ч).
Действующие на машины силы фиксировали прецизионные весы.
у каждой машины был измерен - мидель  2м
Диаметр аэродинамической трубы  4,5 квадратных метра

Дмитровский автополигон под Москвой

продувки

Q = 824 н ;
Сх — 0,453

лобового сопротивления Сх.
Для построения графиков скорость и мидель мы задавали сами (10 м/с; 20 м/с; 40 м/с и 80 м/с при мидели 1квадратный метр).
Чтобы рассчитать силу лобового
Q

необходимо знать:
Сх, S, ; V
S = 1 м2   1,28 кг/м3; V = 10 м/с; 20 м/с; 40 м/с ; 80 м/с.

График зависимости
Q = f (V)

(V)

Параллелепипед

Пирамида

Сфера

Капля

С х  1

С х  0,7

С х  0,5

С х  0,2

Приложение 8

коэффициента лобового сопротивления и его значения для наземного транспорта различных форм параллелепипеда, ромба, сферы, капли. Все опыты удались. Убедился, что формы высокоскоростного наземного транспорта 21 века приближаются к каплевидности. Проверил, как зависит сила лобового сопротивления от скорости движения. Уменьшение сил лобового сопротивления это способ уменьшения выброса вредных веществ (тяжёлых металлов, углекислого газа), экономии топлива. Все эти работы будут иметь значение с одновременным развитием транспортных путей. В настоящее время увеличение скорости и улучшение аэродинамических качеств автомобилей будут неэффективны. Развитие дорог и транспортных развязок для высокоскоростного наземного транспорта я планирую в следующей своей исследовательской работе.

Мартынов А. К. Экспериментальная аэродинамика Москва Машгиз, 1960.
Аэродинамика автомобиля. Пер. с англ. под. ред. Э.И. Гриколюка. - М.: Машиностроение, 1984.
Аэродинамические трубы Института Механики МГУ: Научные труды МГУ.-М.: МГУ, 1971.
Виноградов Ю.С. Исследование влияния аэродинамических характеристик на эксплуатационные качества легковых автомобилей. Диссертация канд. техн. наук. — Горький. 1974.
Галустян Р.Г., Кисин В.А. Аэродинамическая труба улучшает эксплуатационные показатели автомобилей. Автомобильная промышленность. -1994.-№8.
Лучшие достижения науки и техники http://www.tiptoptech.net/user
Рыжков С.Б. Классический опыт Галилея в век цифровой техники: численное моделирование и лабораторный эксперимент Москва Издательство МЦНМО, 2008
Сборник лучших работ шестой научной конференции «Шаг в будущее, Москва», МГТУ им. Баумана Департамент образования г. Москвы, М. 2003.
Сборник «Шаг в будущее, ЮНИОР», Москва,2010.

проектной деятельности учащихся «Юный исследователь» г. Черноголовка 9 апреля 2011 посвящённая 50 – летию полёта Ю.А. Гагарина в космос

МР3 – плеера»
Долгопрудный, АОУ лицей №11 «Физтех»

- подарок института