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상업용 차량에 대한 풍력 저항의 물리학

에어로역학 드래그는 공기를 통해 밀어만큼 차량의 앞으로 모션을 반대하는 힘입니다. 고속도로 속도에서 여행하는 전형적인 중장비 트럭을 위해, 전체 에너지 소비의 약 65%에 대한 내구 공기 저항 계정. 드래그 힘은 방정식에 의해 정의됩니다: Fd] = 1⁄2 ρ v2 Cd A, 어디 LT는, LT는[FLT:]]의 속도가 증가하기 때문에, 연료의 속도는 LT:3]의 속도가 증가합니다.

상용차는 승객용 자동차와 비교하여 고유의 항공동성 과제를 직면합니다. 대형 복면 영역은 10 평방 미터를 초과하며, 고수도 계수 (일반 트럭용 0.6-0.9)과 결합하여 실질적인 저항을 만듭니다. 또한 트랙터와 트레일러 사이의 간격은 20-30 %로 전체적으로 드래그를 증가시키는 복잡한 전기 흐름을 생성합니다. 이러한 요인에 따라 효과적인 대책을 안내합니다.

Drag의 감소를 위한 핵심 디자인 혁신

외부 모양 Optimization

외부 모양을 부드럽게 하는 것은 공기 역학 디자인의 기초입니다. 현대 트럭 택시 특징 둥근 정면 구석, 사면을 사면하고, 정면 압력 구조의 감소를 가늘게 한 지붕을 가늘게 합니다. 고전적인 “cab-over” 디자인은 긴 노세 전통 보다는 더 낮은 끌기 계수를, 운전사 안락 및 정비 접근 현재 무역 떨어져 있습니다. 많은 제조자는 지금 “teardrop” 몸을 채택합니다 “터치 turbulence를 극소화하는”, 그리고 트레일러 “배”는 그들의 뒷판에 의해 더 나은”를 추가할 수 있습니다.

Active Aerodynamic 시스템

이 시스템은 모든 주행 조건에서 기류를 최적화 할 수 없습니다. 활성 공기역학은 실시간으로 구성 요소를 조정합니다. Active Grille Shutters 엔진 냉각 요구가 낮을 때 고속도로 속도에 가까운, 방열기를 통해 공기 섭취를 감소. ]] 조정 가능한 스포일러 택시 지붕에 자동으로 상승 트레일러에 따라 기류를 떨어뜨릴 수 있습니다. 이 시스템은 차량의 속도에 따라 26%의 낮은 속도의 전력을 감소시킵니다. 이 차량의 속도는 26%의 전력을 줄여야 합니다.

하부 및 휠 커버리지

트럭 아래에 공류는 매우 turbulent, 총 드래그의 약 15 %를 기여. Aerodynamic 사이드 스커트] - 스트레이트 휠에 택시에서 확장하는 엄밀한 패널 - 부드러운 언더 바디 흐름과 4 - 8 %에 의해 연료 경제를 향상시킬 수 있습니다. Wheel 커버] 및 전체 언더 바디 패널은 더 turbulence를 감소시킵니다. 트레일러, [LT:7]] ]]]

트레일러 Gap Management

트랙터와 트레일러 사이의 간격은 주요 드래그 소스입니다. 제조업체는 ]gap Fairings] - 택시와 트레일러 사이의 공간을 채우는 엄밀한 패널 - ]adjustable 택시 증량기]는 crosswinds를 횡단합니다. Trailer side panel (또한 사이드 또는 인터랙티브 처리로 불리는). 이 갭은 전체적으로 결합된 표면 처리가 10 % 감소할 수 있습니다.

고급 시뮬레이션 및 테스트

효과적인 항공 우주 솔루션 개발은 정교한 도구가 필요합니다. Computational Fluid Dynamics (CFD)는 엔지니어가 가상 모델의 공기 흐름을 시뮬레이션 할 수 있도록 설계자가 물리적 프로토 타입없이 빠르게 모양을 결정합니다. 현대 CFD는 복잡한 turbulence, 모델 회전 휠 및 크로스 윈드 효과의 계정이 해결 될 수 있습니다. 그러나 CFD 검증은 여전히 물리적 테스트를 요구합니다.

Wind Tunnels은 시뮬레이션과 테스트 전체 스케일 차량을 측정하는 데 필수적입니다. 이동 트럭 아래에 지상을 시뮬레이션하는 롤링로드 터널은 가장 정확한 데이터를 제공합니다. 또한 많은 제조업체들은 real-world coast-down testing 및 on-road Fuel consumption Trials를 사용하여 에너지 효율을 높입니다. ]는 에너지 효율을 향상시키고, 에너지 효율을 향상시키기 위한 에너지 효율을 보여줍니다.

자료 과학 Contributions

경량 재료는 무게를 추가하지 않고 더 적극적인 항공동 모양을 가능하게합니다. 탄소 섬유 강화 복합물]는 디자이너가 강철에서 비판 될 것이다 복잡한, 매끄러운 곡선 몸 패널을 만들 수 있습니다. 알루미늄과 고강도 강철은 또한, 공기역학 추가 - 온스를 위한 최대 탑재량 수용량을 감소시킵니다. 몇몇 제조자는 지금 합성 외부 피부로 전체 트랙터 택시를 최소 끌기를 위해 설계했습니다.

재질 선택은 내구성과 유지 보수에 영향을 미칩니다. 플라스틱 및 복합 패널은 금속보다 dents와 부식을 저항하며, 차량의 수명에 공기역학 성능을 유지합니다. ] 저 마찰 코팅 몸 패널에 적용되며 하부 구성 요소는 표면 거칠기를 최소화하여 드래그를 감소시킵니다.

전기 상용 차량에 Aerodynamics의 역할

전기 트럭은 디젤 트럭과 동일한 물리를 직면하지만, 지분은 더 높습니다. 직접적으로 한계 범위 - 에어로 역학 드래그의 10 % 감소는 배터리 전기 자동차의 범위에서 5 ~ 7 % 증가로 변환 할 수 있습니다. 배터리는 중대하고 비싸기 때문에, 드래그 감소로 저장된 모든 킬로와트 시간은 배터리 비용과 무게를 감소시킵니다. 전기 트럭 디자인은 종종 더 공격적인 항공 우주 모양 (예 : Tesla 반 눈물방울 택시)을 특징으로하지만, 전기 바퀴는 전기 휠보다 더 중요한 요소가 될 수 있습니다.

열 관리와 함께 공기역학을 통합하는 것은 중요합니다. 전기 트럭은 배터리 및 전력 전자를 냉각하지만 드래그와 덕트 오프닝 크기를 균형해야합니다. 필요한 경우만 열리기 때문에 디젤에 그릴 셔터 개념을 미러링 할 때만 열리기가 있습니다.

실용적 구현 및 경제적 이점

Fleet 연산자는 항공 우주 향상을 평가 일반적으로 12-24 개월 이내에 반환을 볼 수 있습니다. 미국 환경 보호국의 SmartWay 프로그램에 따르면, 검증 된 항공 우주 장치 구성 요소와 운전 조건의 조합에 따라 5-15 %의 연료 경제를 향상시킬 수 있습니다. 트럭에 대한 연간 100,000 마일을 구동 6 mpg, 갤런 당 $ 3.50의 10 % 연료 절감, 매년 $ 5800 저장.

연료를 넘어, 낮은 드래그 엔진 부하를 감소, 엔진 수명과 유지 보수 간격을 연장. 감소 배출 도움 함대는 캘리포니아의 고급 클린 트럭 규정과 유럽 연합의 CO[2] 무거운 의무 차량을 위한 표준을 충족. 항공 우주 개선 또한 바람 소음을 감소시키고 크로스윈 안정성을 개선하여 운전자의 편안함을 향상.

상용 차량 Aerodynamics의 미래 동향

몇몇 신흥 기술은 더 끌기 감소를 약속합니다. Platooning] - 단단한 convoys에서 트럭 여행 - 지도 트럭의 끌기 감소시키고 거의 도로에 끌기. 합성 제트기 또는 플라스마 액추에이터와 같은 활동적인 교류 통제 장치, 교류 별거를 연기하고 모는 크기를 감소시키기 위하여 경계 층을 조작할 수 있습니다. Biomimetic는 물고기 또는 개악에 의해 결정되지 않는 새로운 디자인의 모양을 감소시키기 위하여 디자인합니다.

자율주행 트럭 운영은 더욱 급진적인 항공동 설계를 가능하게 할 수 있습니다. 인체 택시 배치를 필요로하지 않고, 차량은 고속도로 여행 중에 함께 배열하는 여러 포드 같은 몸과 함께 최소 드래그를 위해 순수하게 형성 될 수 있습니다. 수소 및 연료 전지 파워트레인은 시장 진입로에 따라 냉각 요구 사항은 더 항공동 혁신을 구동 할 것입니다.

풍력의 발전은 한 번의 설계 목표가 아니라 지속적인 엔지니어링 도전이 아닙니다. 세련된 모양, 활성 시스템, 고급 재료 및 스마트 운영 전략의 조합은 이미 저당한 이익을 제공하고있다. 더 낮은 비용과 지속 가능성 목표를 충족하는 함대를 위해, 항공 우주에 투자는 가장 높은 수익 결정 중 하나가 될 수 있습니다.