Coeficiente de arrastre del vehículo

El coeficiente de arrastre aerodinámico es un valor adimensional igual a la relación entre la fuerza de arrastre frontal del vehículo y el producto de la cabeza de velocidad y el área de la sección media del vehículo . Por lo general, se denota como : $F$ $q$ $S$ $C_{x}$

C_{x}={\frac {F}{Q\cdot S)).

La velocidad, o carga aerodinámica, tiene la dimensión de la presión (en el SI se mide en pascales ) y se define como:

Q={\frac {\rho v^{2}}{2)),

donde es la velocidad, m/s;

v

\rho

- densidad del aire, kg / m 3 .

Resistencia aerodinámica frontal:

F=C_{x}{\frac {\rhov^{2}}{2}}S.

$C_{x}$ depende únicamente de la forma del automóvil y del número de Reynolds , con la igualdad de todos los criterios de similitud , en este caso, el número de Reynolds es esencial, el mismo para todos los cuerpos geométricamente similares, independientemente de sus dimensiones específicas. sobre un amplio rango de números de Reynolds (Re), desde ~1000 hasta ~10 5 aproximadamente constantes. A Re bajo , aumenta debido a la transición del flujo a flujo laminar , para un automóvil, este Re corresponde a una velocidad de varias decenas de centímetros por segundo. En Re>10 5 , la turbulencia se desarrolla completamente tanto en el lado frontal como en el trasero del cuerpo aerodinámico y disminuye. $C_{x}$ $C_{x}$ $C_{x}$

Cuanto menor sea, menor será la resistencia frontal al movimiento del coche y menor el consumo de combustible, en igualdad de condiciones. de los turismos modernos producidos en masa se encuentra en el rango de 0,2 a 0,35. En camiones y SUV , debido al cuerpo masivo poco aerodinámico con aire, hasta 0.5 o más. $C_{x}$ $C_{x}$

Algunos fabricantes enumeran el área de arrastre efectiva del automóvil en sus especificaciones : ${\ Displaystyle S_ {ef}}$

S_{eff}=C_{x}\cdot S.

Este valor es igual al área de una placa plana delgada orientada perpendicularmente al flujo que se aproxima y que experimenta una fuerza de resistencia igual con un automóvil que se mueve a la misma velocidad, ya que la placa delgada está cerca de 1. El área efectiva depende no solo en la forma, pero también en el tamaño del automóvil, más precisamente, desde el área de su sección media. El área efectiva de los vehículos modernos producidos en masa varía desde 0,5 m 2 para automóviles de pasajeros hasta 2 o más metros cuadrados para SUV y camiones. $C_{x}$

El coeficiente de arrastre se determina experimentalmente soplando modelos de automóviles en un túnel de viento , o mediante cálculo usando simulación por computadora .

Potencia del motor gastada para superar la resistencia del aire

La potencia gastada para mover un cuerpo con una fuerza es igual al producto de esta fuerza y la velocidad $F$ ${\ estilo de visualización v:}$

P_{a}=F\cdot v.

Dado que la fuerza aerodinámica de arrastre es proporcional al cuadrado de la velocidad, la parte de la potencia del motor que se destina a vencer la resistencia del aire es proporcional al cubo de la velocidad, es decir, un aumento del doble en la velocidad requiere un aumento de ocho veces en la potencia para vencer la resistencia:

P_{a}=C_{x}{\frac {\rho v^{3}}{2}}S={\frac {\rho v^{3}}{2}}S_{eff} .

Ejemplo

En un automóvil en un día de verano (densidad del aire ~ 1,2 kg/m 3 ), con un área efectiva de 1 m 2 , moviéndose a una velocidad de 10 m/s (36 km/h), el motor gasta alrededor de 600 W para vencer la resistencia del aire, y cuando se mueve a una velocidad de 30 m / s (108 km / h) ya es ~ 16 kW (~ 22 hp).

Ejemplos

Algunos ejemplos de coeficientes de arrastre para automóviles modernos:

Autos producidos en masa

${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,29}$ —Peugeot 308 , 2007
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,28}$ —Porsche 997 , 2004
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,27}$ — Infiniti G35 , 2002 ( "paquete aerodinámico") ${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,26}$
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,27}$ — Toyota Camry Híbrido , 2007
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,26}$ — Mercedes-Benz W221 Clase S , 2006
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,26}$ — Lexus LS 430 , 2001 (suspensión neumática 0,25)
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,26}$ —Toyota Prius , 2004
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,25}$ —Audi A2 1.2 TDI, 2001
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,24}$ — Tesla modelo S , 2013
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,40}$ —Toyota Land Cruiser , 1991

Coches no seriales y únicos

${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,2}$ — Loremo , 2007
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,195}$ — General Motors EV1 , 1996
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,19}$ —Mercedes - Benz Bionic , 2005
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,18}$ — Acabión , 2006
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,18}$ —Mercedes T80 , 1939
${\ estilo de visualización C_ {x} = 0,25-0,19}$ — Mercedes-Benz Concepto IAA , 2015

Véase también

Enlaces

Lo que el viento se llevó: Aerodinámica del automóvil , autotechnic.su, 30/10/2009
Foto del día: Coche ultraligero y ultraeficiente, Ivan Kartashev, 21 de junio de 2007 (Loremo AG: LS/GT)