Диффузор (автомобильный)

Диффузор за счет в автомобильном контексте представляет собой профильную часть задней части автомобиля свойства автомобиля , которая улучшает аэродинамические улучшения перехода между высокоскоростным потоком воздуха под автомобилем и гораздо более медленным набегающим потоком воздуха из окружающей атмосферы . Он работает, предоставляя пространство для замедления и расширения воздушного потока под кузовом (в объеме, поскольку плотность предполагается постоянной при скорости движения автомобилей), чтобы не вызывать чрезмерного разделения потока и сопротивления , обеспечивая определенную степень « заполнение следа » или, точнее, восстановление давления . Сам диффузор ускоряет поток перед ним, что способствует созданию прижимной силы . Это достигается за счет изменения скорости воздуха, проходящего под диффузором, за счет изменения переднего угла, что, в свою очередь, вызывает изменение давления и, следовательно, увеличивает прижимную силу .

Обзор

При использовании диффузора воздух поступает в днище автомобиля спереди, ускоряется и снижает давление . На переходе плоского дна и диффузора имеется пик всасывания. Этот переход обычно находится там, где находится самое низкое давление, и называется горловиной диффузора. Затем диффузор возвращает этому высокоскоростному воздуху нормальную скорость, а также помогает заполнить пространство позади автомобиля, делая всю нижнюю часть кузова более эффективным прижимную силу, устройством, создающим за счет уменьшения сопротивления автомобиля. Диффузор также придает воздуху восходящий импульс, что еще больше увеличивает прижимную силу.

Задняя или передняя кромка диффузора может иметь нолдер — точную небольшую кромку, выступ или крыло для улучшения его характеристик.

Эксплуатация (задний диффузор)

В задней части днища автомобиля обычно располагается задний диффузор. Он работает за счет увеличения скорости воздушного потока под автомобилем. На выходе из диффузора поток воздуха имеет то же давление и скорость, что и окружающий воздух. Поскольку его геометрия расширяет заднюю часть, площадь выхода намного больше площади впуска, поэтому для сохранения принципа массы воздушный поток будет иметь гораздо большую скорость на входе в диффузор и, как следствие, под всем днищем автомобиля. Следствием увеличения скорости потока является снижение давления по принципу Бернулли . ^{[ 1 ]} Поскольку давление под автомобилем ниже, чем сбоку и над автомобилем, при правильной реализации создается прижимная сила.

Также существуют передние диффузоры (особенно на прототипах Ле-Мана или подобных автомобилях); однако они создают прижимную силу исключительно за счет обмена импульсом с воздухом, поскольку впереди них нет ничего, на чем можно было бы двигаться. Плохо спроектированный передний диффузор может создать область низкого давления в передней части автомобиля, что замедляет движение воздуха позади него и снижает эффективность остальной части нижней части кузова. Передние диффузоры обычно отводят воздух от автомобиля, чтобы он не затрагивал остальную часть днища. Воздух можно выпускать через канал или выбрасывать возле передних колес.

Нагнетание выхлопных газов в задний диффузор также может помочь удалить воздух из-под автомобиля. Выхлопные газы эффективно заряжают пограничный слой энергией, помогая поднять давление быстро движущегося воздушного потока низкого давления обратно до атмосферного давления на выходе из диффузора. Этот быстро движущийся воздух помогает быстрее эвакуировать диффузор, что помогает снизить давление в нижней части кузова. Однако это делает диффузор весьма чувствительным к оборотам двигателя. Когда водитель отпускает дроссельную заслонку , поток выхлопных газов значительно уменьшается, что делает диффузор менее эффективным, лишая автомобиль прижимной силы. Таким образом, управляемость страдает.

Кузов автомобиля также взаимодействует с потоком через диффузор. Помимо создания прижимной силы, переднее крыло и нос пытаются поддерживать поток «чистого воздуха» вокруг автомобиля и, что более важно, под ним. ^{[ 3 ]} Чистый воздух под автомобилем предотвращает отрыв потока в диффузоре, что серьезно снижает его производительность. Заднее крыло также влияет на диффузор. Когда крыло установлено низко и близко к диффузору, низкое давление под крылом помогает всасывать воздух через диффузор. В таких автомобилях, как Toyota Eagle MkIII и Jaguar XJR-14, для усиления этого эффекта использовались двухъярусные крылья. Один профиль был установлен высоко, чтобы попадать относительно чистый воздух. Другой профиль монтировался практически заподлицо с кузовом позади шасси. Профиль этого крыла используется для привода диффузора, создавая область низкого давления, помогающую вытеснять воздух из-под днища кузова. По словам Хиро Фухимори, специалиста по аэродинамике проекта Toyota Eagle MkIII , это двухплоскостное крыло создавало на 18% больше прижимной силы при том же сопротивлении, чем обычное крыло. ^{[ 4 ]} И наоборот, с этим крылом «Красного барона» можно было достичь одинакового уровня прижимной силы при значительно уменьшенном лобовом сопротивлении.

Многоярусные диффузоры

В 2009 году стартовая решетка Формулы 1 оказалась в центре разногласий. Виновником стал так называемый двухэтажный диффузор, представленный сначала Brawn GP , WilliamsF1 и Toyota Racing , но позже вошедший в обиход каждой команды. Эти три команды воспользовались лазейкой в правилах, которая позволяла увеличить объем диффузора. В правилах говорилось, что диффузор должен начинаться в точке, совпадающей с осевой линией задних колес. Бойница позволяла проделать отверстия в днище кузова, перпендикулярные базовой плоскости (не видимые как отверстие, если смотреть прямо сверху), которые питали канал диффузора, находившийся над основным диффузором. , это значительно увеличило доступную прижимную силу и стоило примерно полсекунды за круг По словам Майка Гаскойна . ^{[ 5 ]} Команды решили снова разрешить использование двухэтажных диффузоров в 2010 году. Однако в 2011 году Техническая рабочая группа Формулы 1 решила запретить многоярусные диффузоры. ^{[ 6 ]}

Сплиттеры

Поскольку передняя часть автомобиля без диффузора замедляет поток воздуха, это идеальное место для воздухозаборника. , Здесь обычно используется сплиттер служащий для увеличения прижимной силы в передней части автомобиля. Воздушный поток останавливается над делителем воздушной заслонкой, создавая область высокого давления. Ниже делителя воздух перенаправляется из зоны застоя и ускоряется, вызывая падение давления. Это в сочетании с высоким давлением на сплиттер создает прижимную силу. Чем больше площадь сплиттера, тем больше создается прижимная сила. В большинстве гоночных автомобилей с закрытыми колесами нижняя часть сплиттера плавно объединяется с днищем, образуя одну большую плоскую плоскость, приводящуюся в движение задним диффузором. Некоторые гоночные автомобили, такие как Toyota GT-One , используют дополнительный диффузор сразу за сплиттером, чтобы создать большую прижимную силу. ^{[ 7 ]} Воздух, извлекаемый этим диффузором, выбрасывается через вентиляционные отверстия в боковых отсеках или над автомобилем вокруг кабины.

Примеры диффузоров и сплиттеров

Задний диффузор, выступающий из-под бампера на Chevrolet Corvette C6.R. Обратите внимание на планки, которые предотвращают след от шин.
Двухэтажный диффузор автомобиля Формулы-1 ( Toyota TF109 ). Обратите внимание на каналы над основным рассеивателем по обе стороны от источника света.
Задний диффузор виден под номерным знаком Porsche 918 Spyder .
Большой передний сплиттер под носом на Audi R10 TDI.
Передний сплиттер виден под носом Aston Martin DBR9.
Передний сплиттер встроен в бампер Lotus Exige S.
Маленький передний сплиттер под бампером Subaru Impreza WRX .
Двухуровневое заднее крыло с нижним профилем, установленным для улучшения воздушного потока диффузора.
Вид спереди на сплиттер на автомобиле NASCAR (белый)
Вид сбоку на сплиттер на автомобиле NASCAR (белый)