חוסר היעילות של Aerodynamic Efficiency in Solar Mobility

כלי רכב המופעלים על ידי השמש מייצגים חזון טרנספורמטיבי לתחבורה בת קיימא, אך יכולת הכדאיות שלהם לזרז אנרגיה בסיסית: צפיפות הכוח המוגבלת של אור השמש, גם עם תאים פוטו-וולטאיים בעלי יעילות גבוהה, כלי רכב סולארי יכול רק לקציר בערך 1 ו- #8211; 1.5 קילווואט של כוח בתנאים אידיאליים ו-#8212; חלק ממה שרכב חשמלי קונבנציונלי שואב משמעת היא רק גורם מרכזי של אנרגיה, ולכן הוא גורם מרכזי, כלומר, לא מאפשר טיפול אירובי, כלומר, הוא רק, כלומר, כלומר, כלומר, הוא יעיל, הוא יעיל, כלומר, הוא יעיל, כלומר, טיפול פסיכולוגי, הוא מסוגל, הוא רק, הוא מסוגל, הוא גורם מרכזי, הוא יעיל, כלומר, הוא מסוגל, הוא מסוגל, הוא יעיל, 000, 000, יעיל, יעיל, יעיל, טיפול פסיכולוגי, הוא יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, כלומר, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, כלומר, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, יעיל, הוא יעיל, הוא יעיל, הוא יעיל, הוא יעיל, טיפול פסיכולוגי, הוא מסוגל, הוא מסוגל, הוא מסוגל, הוא מסוגל, הוא מסוגל, הוא יעיל, 000, הוא מסוגל, 000, 000, 000, 000, 000, 000,

הפיזיקה היא stark: aeroדינמית גרר עולה עם כיכר המהירות, בעוד שהכוח הנדרש כדי להתגבר על גרר עולה עם קוביית המהירות.עבור רכב סולארי המשתרעת על 80 קמ"ש, יותר ממחצית האנרגיה הזמינה עשוי להיות נצרך לדחוף אוויר בצד.במהירויות גבוהות יותר, השיעור גדל באופן קבוע צוותים עיצוב מציאות זו כדי להמשיך כל צמצום אפשרי של רווחי גרור (Cd) ובלבד רוחב של 0.22, אפילו לא ניתן לתרגם את רמת אנרגיה ישירה של 0,2, 000 $ 195, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 12, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זה עובד יעיל יותר, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000, 000 זה עובד עיצוב המציאות הזאת, 000, 000, 000, 000 זה גדל באופן קבוע, 000, 000, 000 זה עובד, 000 זה עובד עיצוב

יסודות של רכב סולארי Aeroדינמיקה

כדי לעצב ביעילות, מהנדסים חייבים קודם להבין את האתגרים האירודינמיים הספציפיים כי כלי רכב סולאריים מתמודדים.בניגוד לרכבים קונבנציונליים, מכוניות סולאריות חייבות להכיל מערךים גדולים של לוחות פוטו-וולטאיים על פני השטח החיצוני שלהם. לוחות אלה מציגים הפסקות פני השטח, לייצר חום, ולעתים קרובות דורשים אזורים שטוחים או מעוקלים בעדינות מעוקלים כי קונפליקט עם צורות אווירודינמיקה אידיאליות.

תהלוכות דרג וחיזוק

גרור אווירודינמיקה על רכב יכול להיות מחוספס לכמה מרכיבים.לחץ גרר, הנגרמת על ידי הפרדה של זרימת האוויר מאחורי הרכב, בדרך כלל שולט במהירויות גבוהות יותר. פריצה, שמקורו מול אוויריות לאורך פני השטח, הוא תורם קטן אך עדיין משמעותי. induced גרור, קשורה לדור של הרמת או למטה, הוא בדרך כלל מצמצם בכלי רכב סולאריים כי הם קודם כל טיפול נמוך על פני השטח התחתון על פני השטח; הוא צורך לחץ נמוך; הוא מופעל על ידי לחץ נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ חזק, הוא לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעלת, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעלת, הוא לחץ דם נמוך יותר, הוא לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, הוא מופעל על ידי לחץ חזק, הוא מופעל על ידי לחץ חזק, הוא מופעל על ידי לחץ דם נמוך יותר, מופעל על ידי לחץ דם מופעל על ידי לחץ חזק, מופעל

תפקיד החזית וצורת Ratio

בעוד Cd הוא המדד הנפוץ ביותר, הכולל גרר הוא המוצר של Cd, שטח החזית (A), ולחץ דינמי. אזור החזיתי לא ניתן להפחית באופן שרירותי כי הרכב חייב להכיל נהג, משטח פאנל סולארי, וממדים מינימליים רגולטוריים.עם זאת, אריזה ומיקום הנהג יכולים להניב הפחתה משמעותית.

Fluid Dynamics כמנוע עיצוב

תהליך העיצוב האנאירודינמי המודרני של כלי רכב סולאריים מתחיל ומסתיים עם דינמיקת נוזל חישובית (CFD) סימולציות נאמנות גבוהה מאפשרות למהנדסים לחקור באופן רציונאלי אלפי וריאציות צורה לפני כל אבטיפוס פיזי בנוי. Steady-state Reynolds-averaged Navier-Stokes (RANS) הם עבודת התעשייה, אם כי תחזיות אמינות קשורות לזרמים רגישים יותר, כגון זרימה מתקדמת יותר, אך היא דורשת סימולציה מתקדמת יותר, אך היא דורשת שינויים מתקדמים יותר, כגון סימולציה מתקדמת יותר, או סימולציה מתקדמת יותר, אך היא בעלת השפעה גבוהה יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה של תאים כגון סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה של התנהגות גבוהה יותר, אם כי הם סימולציה של סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר, אם כי הם סימולציה מתקדמת יותר

ניתוח CFD מגלה את חלוקת הלחץ העדין על פני השטח של הרכב.אזורים של לחץ גבוה על הפנים הקדמיות ולחץ נמוך מתעורר ליצור את כוח גרר נטו. על ידי הדמיה של שדות הלחץ האלה, מהנדסים יכולים לזהות איפה שינויים צורה ייצרו את היתרון הגדול ביותר. לדוגמה, מחקר CFD עשוי להראות כי התאמה 2 מעלות לזווית של הסיפון האחורי להפחית את גודל על ידי 8%, מופחת CD על ידי 0.08 שינויים ב-ידי גרורתיים של גרורה של גרורה כולל של רזולוציה של טמפרטורות.

אופטימיזציה של Algorithms ו- Parametric Modeling

צורת ידנית כוונון היא הדרך לאופטימיזציה אוטומטית באמצעות אלגוריתמים גנטיים, שיטות מטונאות, ולמידה של מכונות.מהנדסים מגדירים מודל מפרשי של צורת הרכב באמצעות משתנים עיצוב כגון קרנית, זווית גוף, וקואורדינטות משטחים.האלגוריתם אופטימיזציה מעריך מאות או אלפי סימולציות CFD, כל אחת מבדיקת שילוב שונה של משתנים, ומתכנסת על הגיאומטריה שממזערת את הנושא לפאנלים סולאריים, החל מטווחי, החל מטווחי, החל משבועי ראייה, ואימון של תאים, החל ממושכים, ואימון של תאים, החל ממושכים, החל מתחום זה, החל מטווחי תיבות של תאים של תאים סולאריים, החל ממושכים, ואימון דרמטי של תאים של תאים של תאים של תאים של תאים.

צורות גוף משולב ו-Integrated Sun Surfaces

צורת הרכב הסולארית האייקונית ו-#8212; A long, low, מדמיע עם סיפון עליון שטוח עבור לוחות סולאריים ו-#8212; הוא תוצר של עשרות שנים של זיכוך אווירודינמי.פרופיל הקרוע, המתואר מתמטית על ידי גוף Sears-Haack או יותר כללי חמישי, מצמצם את הלחץ שגורם לזרימה.

עיצוב Canopy ושילוב קוקר

הקפיפיפי הוא לעתים קרובות האזור הקריטי האירודינמי ביותר מכיוון שהוא עובר מסיפון השמש שטוח אל האף ויוצר את האזור הרוחייד. a poorly תוכנן לייצר בועות הפרדה מקומיות שלהגדיל באופן לא פרופורציונלי. עיצובים מוצלחים משתמשים במגירה חלקה ומתמשכת מן הכמוס דרך הרוחב אל הגג, הימנעות משבר חד בזווית של הנהג הוא כמעט מצמצם את הקסדות הסגורות, או מצמצם את היישר לכדי חיפוי על פני השטח.

מערכת השמש אינטגרציה כמשטח אווירודינמי

לוחות סולאריים הרצים יוצרים סכסוך בסיסי: לוחות חייבים להתמודד עם השמש, באופן אידיאלי לחדור אל קרניים הנכנסות, אך משטח אופטימלי אווירודינמית מעוקל ומוכוון למזער את השטח הקדמי.מהנדסים לפתור זאת באמצעות monocrystalline יעיל מאוד או 3-V מודולים הדורשים פחות שטח כדי ליצור את הכוח הדרוש, ומאפשרים את המערך להיות מרוכז על הסיפון שטוח, למרות לוחות מתקדמים עם תאים מקוטבים אלה, כי הם מתקפלים עם תאים מתקפלים עם תאים מתקפלים עם תאים מקודמים, אשר דורשים פחות שטח זה, כי הם מקודמים תאים מתקפלים עם תאים מקודדים עם תאים מקודמים עם תאים מקודדים על ידי תאים מקודמים עם תאים מקודמים עם תאים מקודמים כי הם פחות שטח כדי לייצר פחות שטח כדי ליצור את זה, כי הם מקודמים עם תאים מקודמים עם תאים פגומים עם תאים מקודמים על מנת ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את הכוח הדרוש כדי ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את זה, אשר דורש פחות שטח כדי ליצור את זה, אשר דורש

גלגלים הוגנים וטיפול

גלגלים וגלגלים הם ידועים לשמצה גנרטורים.גלורקטור גלגלים ליצור זרימה מורכבת ללא יציבות וגרור גבוה.כלי רכב סולארי כמעט תמיד לסגור את הגלגלים במהירויות מרופפות המשתרעות החוצה מהגוף ומזגות בצורה חלקה לתוך הצורה העיקרית. ירידים אלה מעוצבים בקפידה כדי להנחות אוויר סביב הצמיגים רוטטים ולא לאפשר לו להיכנס לתוך הגלגל באופן מלא עם פאנל סגור זה למנוע שילוב של 152 מנועים לכוד מתחת לרכיבים מתחת לשרירים.

מערכות אווירודינמיקה Active Aerodynamic ל- Dynamic Conditions

בעוד עיצוב סטטי אופטימיזציה לגרור עבור מהירות מסוימת אחת גישה, נהיגה בעולם האמיתי כרוך במהירויות שונות, חללים וציוני כביש. מערכות אווירודינמיקה Active מציע את היכולת להתאים את הצורה החיצונית של המכונית בתגובה לתנאים משתנים, שמירה על יעילות אופטימלית על פני המעטפה התפעולית הרחבה יותר.

ספויילרים ו-Foops

כמה אבטיפוסים של כלי רכב סולאריים הוכיחו מקלקלים או מפוסקים בקצה האחורי של שבילים.במהירויות נמוכות, שבו גרר הוא פחות קריטי וקירור זרימת אוויר יכול להיות נחוץ, הספוילר יכול להיות מפוספס שפעת עם הגוף. as Speed עולה, הספוילר מרחיב ומתאים את זווית שלו כדי להפחית את גודל ההתעוררות וגרור נמוך יותר. כמה עיצובים להשתמש במשט גורני או microtabs שיוצרים למעשה נוזל פעולה נגד בועה יעילה של כוח פעולה נגד אלגוריתם פעולה זה דורש את האלגוריתם כוח פעולה לאחור.

Active Grille Shutters and Cooling Inlets

כלי רכב סולאריים מייצרים חום פסולת מינימלי בהשוואה למכוניות של הבעירה הפנימית, אך הסוללות והסוללות עדיין דורשות קירור במהלך ניתוח עומס גבוה, במיוחד על מטפסי במעלה ההר. , מחסני גריל פעיל או נדרים משתנים יכולים להסדיר את זרימת האוויר למערכת הקירור.כאשר הביקוש הקירור נמוך, התריסים קרובים לשמירה על משטח חיצוני חלק, מצמצם, כאשר תנאים תרמיים דורשים זרימת אוויר, הסגורים רק כדי להוסיף את הגישה ה- C11 לצמיתות.

בקרת זרימה באמצעות Synthetic Jets ו-Plasma Actuators

מחקרים בקנה מידה מעבדה חקרו טכניקות שליטה פעיל יותר של זרימה אקזוטית.סינתטית סילון פועל, המייצרות אפס-נט-מס-פלוקס-פלוקס של אוויר באמצעות אור קטן אוהילה, יכול לזרז את שכבת הגבול ולעכב הפרדה על הסיפון האחורי. פלאסמה פועל ליצור כוח גוף מקומי על האוויר באמצעות מחסום דיאלקטרי, להשיג שליטה דומה ללא העברת טכנולוגיות אלה, כמו גם רמות פעולה פרקטיות, כמו גם שיטות פעולה.

חומרים וייצור עבור משטחים נמוכים-Drag

עיצוב אירובי הוא חסר משמעות ללא היכולת לייצר משטחים מדויקים, ממדיים.בניית כלי רכב סולאריים דחפה את הגבולות של ייצור מורכב, באמצעות סיבים פחמן מחזקים פולימרים (CFRP) עם epoxy או cyanate ester resinsins כדי לייצר גופים מונוקוק כי הם גם קלים וגם אנדינמי מדויק.

מעבר לים וכבדות סובלנות

החשיבות האירודינמית של סיומו של פני השטח לעתים קרובות מזלזלת.אפילו כובד פני השטח הקטן או החוספס יכול לגרום מעבר שכבת גבול מוקדם, הגדלת חיכוך גרור.גופי רכב סולאריים בדרך כלל גמורים על פני השטח של פחות מ-0.5 מיקרומטרים רא, מושג באמצעות הכנה קפדנית עובש, מעילים ג'ל באיכות גבוהה, ופולסים ידניים על דלתות או טפילים, הם מצמצםים עם גזים גמישים עבור כמה קבוצות כאלה יש צורך לחץ דם דק יותר, אם כי יש צורך פחות או לוח זמנים, כמו אלה.

חיפוי נמוך ומשטחי הידרופובי

בהשראת משטחים ביומטיים, החוקרים בחנו ציפוי הידרופובי ואוליפוביים המפחיתים את דבקות המים ולהפחית את עונש הגרור בתנאים רטובים. בעוד שהאפקט על גרור אוויר יבש הוא קטן, ציפוי כזה יכול למנוע טיפות מים ממטרידות מים ממטרידות את שכבת הגבול במהלך הגשם.יותר, באופן כמעט, ציפוי נמוך על הגלגל הוגן וגוף תחת צמצום התרומה של אזורים אלה הם בקלות רבה יותר, 000, ללא ציפויים חזקים, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 חזק, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 ציפוי נמוך על גבי ציפוי נמוך על גבי ציפוי נמוך על גלגלים, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 ציפוי משקל נמוך על הגלגל נמוך על גלגלים, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000 קל יותר, 000.

יעילות ופחתת משקל

כל גרם הציל להפחית את הכוח הנדרש להאצה ולטיפוס, אבל משקל מבני גם משפיע בעקיפין על אווירודינמיקה.רכב קל יותר יכול להשתמש קטן יותר, נמוך יותר של גלגל רפלקציה דורש פחות כוח ליציבות. הגופים הסולאריים הקלים ביותר שוקלים מעט כמו 15 & #8211; 25 ק"ג עבור הקליפה המלאה, כולל נקודות הרהורים שמש משולבות זה מושג באמצעות ניתוח מונעים על ידי חומרים מסוכנים לעתים קרובות, כאשר הם זקוקים למגזים מהירים.

Biomimicry and Nature-Inspired Aeroדינמיקה

הטבע פיתח פתרונות יעילים לאתגרים דינמיים נוזליים במשך מיליוני שנים, ומעצבי רכב סולאריים חיפשו יותר ויותר צורות ביולוגיות השראה.צורת הדמירופ עצמה היא צורה ביומטית, המהדהדת את הגופים המנוונים של דגים וציפורים מהירים יותר, יישומים מתוחכמים יותר כוללים מבני שחפת בהשראת חוטי לוויתן מחוספסים, אשר הוכחו לעכב ולשפר את ההחזקה על פני השטח, כדי לשמור על משטחים מהירים יותר, יכול להיות מסוגל לשמור על צינורות אחוריים, או להוביל לשחיתים, יכול להיות מסוגל להמשיך את השחיתים, או להשחיתים, כדי לשמור על מנת להמשיך את השחיתים, כדי לשמור על מנת למנוע את השחיתים יותר, כדי להמשיך את השחיתים של צינורות אחוריים יותר, יכול להיות מופעלים של צינורות אחוריים של צינורות אחוריים, יכול להיות מופעלים של צינורות אחוריים, כדי לשמור על מנת להמשיך את השחיתים של צינורות אחוריים, יכול להיות מסוגל להמשיך את השחיתים, יכול להיות מופעלים של צינורות אחוריים של צינורות אחוריים, כדי לשמור על פני צינורות אחוריים של צינורות אחוריים, יכול להיות מופעלים, כדי לשמור על פני השטח של צינורות אחוריים, יכול להיות מופעלים, יכול להיות מופעל

כריש עור Riblets

אולי המושג הביו-מרטי המתאים ביותר הוא המבנה riblet שנמצא על עור כרישים. אלה grooves מיקרוסקופי היישר עם כיוון זרימה להפחית חיכוך עור סוער גרור עד 8 & #8211; 10% על ידי משבשת היווצרות של מערבות זרמיות זרמיות במולקולנוע.

הדג של Boxfish וצורות אחרות של אופטימיזציה

לדוגת הקופסא (Ostracion מאקוטוס) יש חסכונית בגרור נמוך באופן מפתיע בצורתה המתאגרףית, עם ערכי Cd סביב 0.06 עבור הגוף בלבד.זה נתן השראה למספר כלי רכב קונספט, כולל מכונית ביונזית מרצדס-בנץ, והשפיע על עיצובי רכב סולאריים המבקשים לשלב יעילות אווירודינמי עם נפח פנימי מעשי.

אימות אמיתי ומבחן תחרותי

המבחן האולטימטיבי של עיצוב אווירודינמי הוא על הכביש או מסלול המירוץ.אתגר השמש של ברידג'סטון, שנערך דו-שנתי על פני ה- אוסטרליה מדארווינלי, נשאר ראש הממשלה להוכיח את הקרקע.רכבים בכיתה מאתגר חייב לכסות 3,000 ק"מ באמצעות כוח סולארי בלבד, עם תקנות קפדניות על שטח פאנל סולארי וקיבולת סוללות.הביצועים האירודינמיקה של כלי רכב אלה חשופים למצבים אמיתיים: עיגולים של מחסומים, בדרך כלל, לאחר מכן, סרפדים של טמפרטורות חום, לאחר זמן קצר של כדור הארץ, לאחר מכן, וקיבולת סוללה.

תגית: Breaking Coefficients

התקני הגרור הנמוכים ביותר שהושגו אי פעם על כלי רכב סולאריים בקנה מידה מלא הם בטווח של 0.07 ל-0.019.הרכב של אוניברסיטת מישיגן של צוות הרכב הסולארי של מישיגן, כגון נובום ואסטרום, השיגו באופן עקבי מתחת 0.10 Cd.הצוות ההולנדי מאוניברסיטת דלפט לטכנולוגיה הפיק מרדףים מרובים עם ביצועים דומים.

Horizons: Morphing Surfaces and Neural control

במבט קדימה, הגבול הבא של אווירודינמיקה של כלי רכב סולארי הוא משטחים מתפתל בצורה חלקה ובאופן רציף.צורה סגסוגת זיכרון (SMAs) ועורים גמישים יכולים לשנות את הזווית של משטח או את הריצוף של קצה מוביל בתגובה לתנודות זיכרון חשמלי.רכב סולארי יכול, בעיקרון, הגיאומטריה כולה שלו כדי להתאים את הצורה האופטימלית לכל רגעי הרוח, דורש זווית בקרה אמיתית של תאים סולאריים ואופטימים של מערכת השמש.

Integrated Sun Sail and Drag Optimization

כמה מושגים חזון מציעים מפרש סולארי משולב משטח ניכוי גרור. a דק, פרופורגן מכוסה סרט פוטו-וולטאי קל יכול להיות מורחב מן הרכב במהירויות נמוכות כדי להגדיל את אזור איסוף השמש, ולאחר מכן מאריך במהירויות גבוהות כדי להפחית את גרר.מערכת כזאת תצטרך עיצוב מבני זהיר כדי למנוע שטף ותחזוקה, אבל זה יכול להגדיל באופן דרמטי את האנרגיה הזמין עבור טעינה תוך שמירה על טוהר כאשר הוא מהירות רב-מידה.

המסלול של עיצוב אווירודינמי של כלי רכב סולארי ברור: כל שיפור מצטבר בהפחתה בגרור מרחיב את המעטפה המבצעית של כלי רכב אלה, מביא אותם קרוב יותר לשימוש מעשי, יומיומי כמו חומרים, כלי סימולציה ומערכות בקרה מראש, הגבול בין צורה ותפקוד מתמוסס, ואת כלי הרכב עצמם להפוך למחקרים אלגנטיים בפיסיקה של תנועה דרך האוויר.