Граждане любопытствующие,
Извольте отведать немного размышлений...
ВВЕДЕНИЕ / СПРАВКА
Что общего между улучшением наполнения цилиндров и игрой в гольф?
Правильно,
нечто, лежащая в основе, например, вот этого:
а именно - АЭРОДИНАМИКА.
В гольф играют не в вакууме, а на воздухе, поэтому на летящий мячик действует в т.ч. сила лобового сопротивления набегающего воздушного потока. Чтобы мяч летел дальше нужно эту силу минимизировать. Как? Было определено, что идеально гладкий мяч, рассекая поток воздуха, создает перед собой приграничный ламинарный слой, который максимизирует лобовое сопротивление и оставляет позади мяча широкую аэродинамическую тень из рассеченных слоев воздуха. Если же ламинарный приграничный поток превратить в турбулентный, то это приведет смещению зоны лобового сопротивления назад, а также уменьшит тень:
Большое количество ямок на привычном мяче для гольфа как раз и решает задачу превращения ламинарного потока в турбулентный.
ПРИКЛАДНАЯ АВТО-ПРАКТИКА
Как это может пригодиться в авто?
Глядя на сюжет из Разрушителей Легенд на Discovery Channel, в котором они сделали кузов авто в форме поверхности мяча для гольфа в надежде снизить расход топлива:
http://www.autoblog.com/2009/10/22/m...-dimpling-mpg/
На днях же у меня в голове раздался вопрос:
"А как изменятся характеристики воздушного потока, движущегося внутри трубы, поверхность которой вся испещрена ямками, как на мячике для гольфа?".
Посему я решил смоделировать 2 воздушных потока в трубе с ямками и без них. Для этого я смоделировал трубу внутр. ф75.0мм и длиной 300мм; одна труба остается без изменений, во вторую же я добавляю ямки.
Затем я продуваю обе трубы и сравниваю результаты.
Продувка:
Характеристики потока я взял те же, что использовал для продувки впускного коллектора:
За основу расчетов я взял турбомотор объемом 2.4л, с рабочим диапазоном оборотов от 1000 до 9000 rpm. Эмпирически я исходил из того, что турбина будет дуть с 3500-4000 rpm, выходя на буст 2 атм на 6000 rpm и держа его вплоть до 9000 rpm. Теоретически, здесь можно принять любые условия, потому что я сравниваю 2 трубы "при прочих равных условиях". Расход воздуха (с учетом работы цилиндров по схеме 1-2-2-1) получился следующий:
Для тестов я использовал 4 замера в целях экономии времени: на 1000, 4000, 6000 и 9000 rpm соответственно.
РЕЗУЛЬТАТЫ
Что же получилось?
Получилась, на самом деле, интересная картина:
в зависимости от плотности и размера ямок можно получить разные характеристики потока по сравнению с гладкой трубой.
Я продул 7 разных вариантов поверхностей. Из них получил 2 геометрии, которые, в целом, продуваются лучше гладкой трубы; остальные - хуже.
Что есть "лучше" и "хуже"? В первую очередь, я обращал внимание на скорость потока: чем выше скорость потока - тем труба "лучше". Затем смотрел на давление. Известно, что чем выше скорость, тем ниже полное (динамическое + статическое) давление.
Так вот прирост скорости потока для меня был более значимым, нежели потеря давления. Расчеты показали, что давление падает несоразмеримо меньше, чем растет скорость, поэтому разницей давлений можно смело пренебречь.
На итоговой иллюстрации ниже показан "победитель" и сравнительная таблица (по мере убывания привлекательности) всех 7 геометрий. Также там показаны расчетные показатели 4х замеров "победителя".
(Под №3 скрывается "гладкая" труба без ямок)
Из иллюстрации видно, что на 9000 RPM труба с ямками показывает наилучший результат: скорость потока составляет 61.02 м/сек против 58.17 м/сек у гладкого конкурента.
В то же время в зоне турбоямы (1000 RPM) скорость гладкой трубы несколько лучше: 2.29 м/сек против 2.28 м/сек. Но это уже малозаметные "копейки". Видно, что уже со следующего замера (4000 RPM) "ямки" начинают работать эффективнее.
Безусловно, можно было бы провести не 4, а, скажем, 9 или 18 замеров с шагом в 500 RPM и повысить точность расчетов. Но на это не было времени. Основная задача данного поста - привлечь внимание к этой, на мой взгляд, интересной проблеме и, в идеале, провести дискуссию.
Также остается открытым вопрос: насколько нужно и обосновано увеличение скосрости потока в зоне буста.
В общем, предлагаю обсудить.
PS. я тестировал только ямки сферической геометрии. Можно использовать треугольники, шестиугольники итд...