A Közegellenállás és Jelentősége a Gépjárműveknél, Különös Tekintettel a Renault Fluence Z.E. Modellre
A folyadékban illetve gázban mozgó testekre a közeg erőt fejt ki, amit közegellenállási erőnek hívunk (angolul drag).
A Közegellenállási Erő Keletkezése és Működése
A létrejöttének oka az, hogy a mozgó test folyamatosan ütközik a közeg kicsi tömegű molekuláival, ami során pedig a test folyamatosan lendületet ad át a molekuláknak. Az egységnyi időre jutó lendületváltozás pedig erőt jelent:
\[F=m\cdot a\]
\[F=m\cdot \frac{\Delta v}{\Delta t}\]
\[F=\frac{m\cdot \Delta v}{\Delta t}\]
márpedig
\[p=m\cdot v\]
\[\Delta p=m\cdot \Delta v\]
ha \(m=konstans\). Így
\[F=\Delta p\]
A közegellenállási erő nagyságát számos tényező befolyásolja. Nyilvánvaló, hogy vízben azért tudunk sokkal lassabban előrehaladni, mint levegőben, mert a víz sokkal sűrűbb közeg, mint a levegő. A megfigyelések azt mutatják, hogy a közegellenállási erő mindig ellentétes irányú a test közeghez viszonyított mozgásirányával.
A Sebesség és Alak Hatása a Közegellenállásra
A sebesség növelése növeli a közegellenállási erőt. A tapasztalat szerint kis sebességeknél a közegellenállási erő egyenesen arányos a test sebességével:
\[F_{\mathrm{k}}\sim v\]
Nagyobb sebességeknél már örvények keletkeznek, a helyzet roppant bonyolulttá válik, és a sebességfüggése is megváltozik, négyzetesen arányosra:
\[F_{\mathrm{k}}\sim v^2\]
A közegellenállási erőt befolyásolja még a test alakja és a mozgásirányra merőleges keresztmetszete is. Vegyünk a kezünkbe két írólapot, amelyből az egyiket kis gombóccá gyűrtük össze! Ejtsük le egyszerre mind a kettőt! A gömb alakúra összegyűrt papír sokkal előbb földet ér, mint a másik.
Útmutató Renault Trafic vásárláshoz Németországban
Súrlódás, közegellenállás
A Közegellenállási Erő Formulája és az Alaki Tényező (Légellenállási Együttható)
A közegellenállási erő arányos még a test \(A\) áramlásra merőleges keresztmetszetével, a közeg \(\varrho\) tömegsűrűségével, és függ az alakjától is. Ezek alapján a közegellenállási erőt az alábbi formulával írjuk fel:
\[F_{\mathrm{k}}=\frac{1}{2}kA\varrho v^2\]
ahol \(k\) az ún. alaki tényező, melyet az autók esetében gyakran légellenállási együtthatóval, azaz \(c_{\mathrm{d}}\) (az angol drag coefficient után) illetve \(c_{\mathrm{w}}\) szimbólummal jelölnek.
Az autók alaktényezőjét az alakjukon kívül számos egyéb paraméter befolyásolja, például a kiálló alkatrészek (tükrök, kilincsek, ablaktörlők, antenna) illetve a hűtőrácsok.
Néhány autó alaki tényezője (c_w)
Az alábbi táblázat néhány autó légellenállási együtthatóját mutatja be, demonstrálva a különböző modellek aerodinamikai hatékonyságát:
| Típus | \(c_\mathrm{w}\) |
|---|---|
| Hyundai Ioniq | 0,24 |
| Tesla Model S | 0,24 |
| Toyota Prius | 0,26 |
| Chevrolet Volt | 0,28 |
| Mercedes CLA 250 | 0,30 |
Az Aerodinamikus Alak Fontossága és Korlátai
Azonos egyéb feltételek mellett a legkisebb közegellenállási erő akkor lép fel, ha a test alakja „áramvonalas”. Ez azt jelenti, hogy a test közel csepp alakú, hátul csúcsban végződő. Ha azt szeretnénk elérni, hogy a közegellenállási erő a lehető legkisebb legyen, akkor adott közeg és sebesség mellett a testek alakja változtatható a legegyszerűbben. Ezért áramvonalas a halak, madarak teste, de áramvonalashoz közeli alakúra készítik az autókat, vonatokat és a repülőgépek egyes alkatrészeit is.
De ha a csepp alaknak ilyen kicsi a légellenállása, akkor miért nem csepp alakú minden jármű? A légellenállás csupán egy, a sok szempont közül, aminek meg kell felelni. Például egy csepp alakú autó csak egyetlen ponton (középen alul) érintkezne az úttesttel, vagyis eleve elég borulékony lenne... Meg aztán az autó alakját az is meghatározza, hogy az utasok szeretnek kényelmesen ülni, szeretnek egy ütközés esetén biztonságban lenni, és szeretnének az autójukkal minél kisebb helyre beparkolni (amit egy hátsó, elvékonyodó, áramvonalasító "nyúlvány" eléggé megnehezítene).
Symbioz: Captur és Arkana között
A Renault Fluence Z.E. és az Energiahatékonyság
A Renault Fluence egy középkategóriás szedán autó, melyet 2014-ben mutattak be. Az autó stílusa egyszerű és letisztult, nem tartalmaz extrém dizájnelemeket. Az autó belső tere tágas, kényelmes ülésekkel rendelkezik. Az autó motorja hatékony és megbízható, különböző motorváltozatok érhetők el a modellben. A futómű kényelmes és stabil vezetést biztosít.
Az elektromos járművek, mint például a Renault Fluence Z.E. esetében a közegellenállási együttható kiemelten fontos az energiafogyasztás és a hatótávolság szempontjából. Bár a pontos \(c_w\) érték nem áll rendelkezésünkre a Renault Fluence Z.E. modellre vonatkozóan ebben az anyagban, általánosságban elmondható, hogy az elektromos autók tervezésénél az aerodinamika optimalizálása kulcsfontosságú a minél hosszabb hatótávolság eléréséhez.
A hatótávolságot befolyásoló egyéb tényezők, melyek az elektromos járműveknél is relevánsak, a következők:
- Fűtés és légkondicionálás: A fűtés vagy légkondicionálás használata jelentősen csökkentheti a jármű hatótávolságát.
- Gumiabroncs-nyomás: A hiányosan felfújt abroncsok megnövelhetik az energiafogyasztást, ami csökkentheti a hatótávolságot.
- Jármű terhelése: Felesleges tárgyakkal való túlterhelés is befolyásolhatja a hatótávolságot.
Kérjük, vegye figyelembe, hogy ezek a tényezők befolyásolhatják a fogyasztási tartományt, és ajánlott követni a Renault Fluence (2014) használati útmutatójában megadott irányelveket az optimális hatótávolság érdekében.
Néha a közegellenállási erő növelése szükséges. Ezt leginkább a felület növelésével lehet elérni.
Renault Scenic biztonsági öv beállítási útmutató
tags: #renault #fluence #ze #kozegellenallasi #egyutthato