影响赛车速率的一级气氛动力学

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作者: 阿诚 分类: CTCC中国房车锦标赛 发布时间: 2018-12-12 02:44

  

影响赛车速率的一级气氛动力学

  影响赛车速度的一级空气动力学 层流和湍流等术语是F1中常见的短语,尤其是湍流或湍流。关于客机飞行也经常听到湍流,飞行员和机组人员可能会警告他们的乘客“遇到一些飞行中的湍流”,这意味着乘客应该期待一些小屋的震动和震动。 层流是低速流动,其中流线具有均匀且“适当”的布局,占据由围绕它们的壁的几何形状限定的形状。与层流相反的湍流是不稳定的,混乱的,三维的和不可预测的。湍流中的任何一点都不会有可预测的流体属性,但是通过实验数据收集,可以平均一些不稳定性随时间变化。 奥斯本雷诺兹首先发表了实验结果,揭示了不同速度下流体流动的不同性质。他还确定了这种现象还有其他因素,而且还有一个无量纲数可以作为确定流的特定性质时的有用指南。这个数字后来被称为雷诺数。雷诺数定义为流体中惯性力和粘性力的比率
边界层与流体粘度有关,本文第一部分对此进行了讨论。它是一层液体,其粘度的影响是显着的,并且有许多不同类型的,例如层流,湍流,热等。 在我们讨论F1空气动力学时,由流体速度定义的边界层是最感兴趣的。边界层沿着流体 - 壁相互作用的长度增加高度,这与其中流体速度的变化有关。在墙面上,流体是静态的,因此速度为0.在边界层的边缘,速度定义为自由流速度的99% - 即非粘性流动的表面速度。 如果流体在与壁相遇之前是层流的,则将形成层流边界层,反之亦然,具有湍流。然而,层流和湍流之间的过渡几乎可以保证在某些点上发生在墙面上在F1车上 - 它到处发生,因为所有表面都足够长,车速和表面上的压力梯度也是如此。 值得注意的是,湍流边界层与自由流湍流不同,并不总是坏事。例如,它可以保持附着在弯曲表面上,其具有比层流更长的相对强的逆压梯度。它带有表面阻力,但差别很小 - 以高尔夫球凹坑为例,通过整个球上的湍流边界层保持流动更长时间以减少形状压力阻力比减少表面阻力更重要。
当湍流边界层确实分离时,也会形成完全湍流,并且下游的一切都可能并且经常受到损害。这种情况的一个例子是汽车的焦炭瓶区域的脱离,其中存在强烈的压力梯度并且可以容易地发生流动分离。 由于事物通常用于科学研究并将自然法则转化为数学方程式,因此简化程度很高。所谓的1D和2D流也是这种情况,即沿着线流动并在平面中流动。无需解释这仅仅是语义学的事实,并且每个流体流实际上都是体积流 - 即3D流。 一般而言,在F1汽车外部空气动力学中不存在1D和2D流从简化的角度看。由于3D流动具有显着的影响,因此即使通过S形管道的流动也不能真正地被观察为1D。然而,F1车的区域可以局部地观察到流动作为一维流动以及二维流动。 如本文第一部分所述,机翼上的收敛槽现在几乎汽车的其他部分用于激励边界层并加速机翼下侧的流动,同时还降低了底部的压力并增加机翼顶部的压力。在本地区域,当进行横截面切割时,可以观察到1D流量的槽,因为在该区域中有一个入口和一个出口。
当涉及液压流动槽管或气流时,1D流量计算更为重要。这个流体动力学区域对于喷嘴的计算也很重要,特别是当马赫数大于1时。风洞横截面也主要通过一维流量计算来定义。 当每个点处的流速平行于固定平面时,可以说该流动是2D流动。由于在F1汽车上形成了大量非常强大的涡流,因此在汽车上确实没有平面,其中流动是2D流动,即使理论上在对称平面中也应如此。从另一个角度来看,关于二维流动的研究非常重要 - 机翼设计为二维曲线,在强制二维条件下在风洞中进行测试,并在二维CFD模拟中进行测试。为了更好地从分析的角度理解翼型的观察方式,提及不同类型的2D流是有用的。 甲线源是从该流体出现和上平面垂直于线流走的线。这同样适用于一个线路水槽 -流体朝向水槽垂直于它流动。这基本上是CFD模拟中的2D入口出口。 均匀源流是从公共点向外指向的径向对称流场。统一下沉流的同样敌人。一个统一的源流最好描绘成一个星星在每个方向都发出光线,而水槽是一个黑洞 - 从各个方向吸收所有东西。

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