Определение коэффициента сопротивления воздуха

АВТОМОБИЛЯ МЕТОДОМ СВОБОДНОГО ВЫБЕГА.

 

Настоящая работа имеет целью ознакомить студентов с наиболее простым методом определения коэффициента сопротивления воздуха, для которого не требуется аэродинамическая труба.

Хотя этот метод по своей точности значительно уступает методу продувки натурного автомобиля или его модели в аэродинамической трубе, в то же время он позволяет оценить количественно коэффициент сопротивления воздуха с приемлемой для учебных целей достоверностью. Метод основан на известной теореме о том, что изменение кинетической энергии движущегося тела равно работе сил сопротивления:

где dE – изменение кинетической энергии; - сумма сил сопротивления, оказываемого движению; dS - элементарный отрезок пути, на котором происходит изменение кинетической энергии.

Если свести число сил, действующих на автомобиль в процессе его движения, к минимуму, то таким движением является свободный выбег автомобиля на горизонтальном участке дороги. В этом случае сила тяги Рк=0, сила сопротивления подъёма Рк=0, а силами сопротивления останутся только неизбежные: сила сопротивления качения P f и сила сопротивления воздуха Pw, т. е.

Изменение кинетической энергии автомобиля, движущегося в режиме свободного выбега dE на участке dS, может быть найдено после дифференцирования уравнения:

где V- скорость автомобиля в данный момент времени; - коэффициент учёта вращающихся масс, который в режиме свободного выбега может быть определён из соотношения

где Z- число колёс автомобиля; Ik- момент инерции, определяемый по методу лабораторной работы № 2; rk- радиус качения колеса, определяемый по известной из теории методике.

Тогда уравнение преобразуется к виду

Разделив переменные и проинтегрировав его, получим

,

где S- длина участка, на котором производятся измерения, м; VH- скорость автомобиля на начальной границе участка, м/с; VК- скорость автомобиля на конечной границе участка, м/с; F- площадь лобового сопротивления автомобиля, которая в первом приближении может быть может быть принята равной произведению высоты автомобиля на ширину его колеи, т. е. F= BH; YA- вес автомобиля, кН; f-коэффициент сопротивления качению автомобиля; К- искомый коэффициент сопротивления воздуху.

 

Приборы и оборудование

1. Автомобиль

2. Вешки – 2шт.

3. Рулетка длинной 20 м.

4. Секундомер.

5. Микрокалькулятор

 

Порядок выполнения работы

В безветренную погоду подгруппа студентов выезжает на место проведения испытания. Перед проведением испытаний производят тарировку спидометра по километровым столбам с помощью секундомера, поэтому водитель поддерживает постоянную скорость движения на мерном километре, а студент секундомером измеряет прохождение каждого из мерных километров. Точность спидометра не должна быть хуже 5…7 %.

По прибытии на место испытаний примерно на середине избранного участка горизонтальной дороги, при помощи рулетки отмеряют расстояние в 100…150 м., на границах которого устанавливают хорошо видимые вешки высотой 1,0…1,5 м.

 

На границах участка выставляют студентов регулировщиков, с целью обеспечения безопасности движения на время испытаний. Водитель вместе со студентом-испытателем разгоняют автомобиль до заданной начальной скорости (более 50 км/ч) выдерживают ее в течение некоторого времени и, не доезжая 5…6 м. до границы мерного участка (вешки), водитель выключает сцепление и передачу в КПП, переходит на движение накатом в режиме свободного выбега. Как только автомобиль сравняется с первой вешкой, студент-испытатель замечает показания спидометра Vн, а в момент пересечения границы конца мерного участка – у второй вешки, конечную скорость – Vк и фиксирует эти показания в журнале испытаний. Опыт повторяют несколько раз, со сменой направления движения (с целью исключения влияния ветра и небольших уклонов дороги) и начальных скоростей движения на передней границе участка.

После окончания испытаний (или перед их проведением) автомобиль взвешивают, измеряют ширину колеи передних колес и высоту.

Таким образом, записав уравнение в виде

решают его относительно К с помощью ЭВМ и заносят полученные результаты в табл. 5.1

 

Табл. 5.1

 

№ заездов	Направление	F= BH	YA	rk	Ik		S	P f	VH	VК	К
1.
2.
3.
4.
5.
6.

 

 

Лабараторная работа №6