Для дорожных транспортных средств сопротивление ветру увеличивает расход топлива. Но один из способов борьбы с ветром — это ветер. Исследователи из Швеции экспериментируют с уменьшением лобового сопротивления грузовиков с помощью электрических ветряных устройств, имитирующих способ увеличения подъемной силы крыльев самолета с помощью вихревых генераторов.Вы могли заметить их, глядя в окно самолета, изучая крыло.
Эти маленькие плавники — генераторы вихрей на верхней стороне аэродинамического профиля — создают вихри для увеличения подъемной силы при взлете и посадке. Теперь исследователи из Королевского технологического института KTH успешно тестируют способ уменьшить сопротивление грузовиков, создавая аналогичные воздушные вихри на передних углах транспортного средства.Но в отличие от самолетных вихревых генераторов из твердого материала, это невидимые генераторы, созданные с помощью электрического ветра.Исследователь KTH Джули Верне говорит, что электрические ветровые вихри, которые она тестирует, могут снизить расход топлива до 5 процентов при конструкции с плоским носом и кабиной над двигателем, которая является стандартом для тягачей в Европе и Японии.
Верне говорит, что электрический ветер создается плазменными приводами, устройствами, которые подают высокое напряжение между двумя электродами. Молекулы окружающего воздуха ионизируются и ускоряются под действием электрического поля, в результате чего возникает ветер. По ее словам, здесь нет движущихся механических частей, и, в отличие от генераторов вихрей на крыле самолета, эти приводы могут адаптироваться к силе и направлению ветра.
«Кроме того, у грузовиков не должно быть острых предметов, торчащих из кузова, так что это способ добиться того же эффекта», — говорит руководитель проекта Хенрик Альфредссон, профессор физики жидкости в KTH.Вихревые генераторы работают по основному принципу аэродинамики: если вы уменьшите разделение воздушного потока на подветренной стороне аэродинамического профиля, вы можете увеличить подъемную силу и в то же время уменьшить сопротивление.Точно так же, когда ветер ударяет грузовик под углом, трение лишает воздух энергии, необходимой для того, чтобы обойти грузовик с противоположной стороны.
По мере того как он движется за угол к подветренной стороне автомобиля, воздух в пограничном слое замедляется и больше не может следовать за поверхностью. Это разделение потока образует пузырь, заполненный завихрениями и завихрениями воздуха.
Это, кстати, также объясняет, почему капли дождя не срываются с вашего заднего стекла, а вместо этого кружатся вокруг него.Генератор вихрей, расположенный в переднем углу, рассекает пограничный слой прямо у его головы, создавая воздушную спираль, которая смешивает высокоскоростной воздух с пограничным слоем. Этот нагнетание воздуха с высокой скоростью к поверхности предотвращает разделение воздуха и заставляет его следовать за поверхностью, тем самым существенно снижая сопротивление. Уменьшение этого сопротивления имеет ощутимый эффект.
Подсчитано, что более 20 процентов потерь энергии транспортного средства происходит из-за сопротивления ветра.«Наша конечная цель — уменьшить разделение потока, которое происходит в передних углах грузовика», — говорит Верне. «За счет добавления импульса близко к поверхности размер отделенной области уменьшается».
Проект финансируется Шведским энергетическим агентством и осуществляется в сотрудничестве между производителем грузовиков Scania CV AB и департаментами авиационной и автомобильной техники и механики KTH.