هل تدخل ديناميكية الهواء في تصميم السيارات ؟
410564#3
وقد درس الأَخَوان رايت الديناميكا الهوائية قبل أن ينجحا في صنع أول طائرة تتمكن فعليًا من الطيران. وفي الوقت الراهن، يستخدم صنّاع الطائرات أساسيات الديناميكا الهوائية في تصميم جميع أنواع الطائرات. وتنطبق أساسيات الديناميكا الهوائية نفسها أيضًا على انسياب الهواء أثناء مروره حول المباني والجسور. ونتيجة لذلك، فعلى المهندسين المعماريين استخدام مبادئ الديناميكا الهوائية للتأكد من صمود ناطحات السحاب ومقاومتها لقوة الرياح. ومن هذا المنطلق، فإن الديناميكا الهوائية تساعد مصمِّمي السيارات في تحسين أدائها.
يستخدم المهندسون أيضًا أساسيات علم الديناميكا الهوائية في تصميم المضخات والمُكرْبنات والتوربينات (العَنَفات) الغازية. ويعد علم الديناميكا الهوائية جزءًا من فرع الهندسة المعروف باسم ديناميكا الموائع.
هناك بعض أنواع الطيران التي لايدخل فيها علم الديناميكا الهوائية. ومن أمثلة ذلك حركة سفن الفضاء السابحة في الفضاء الخارجي التي لاتتحكم فيها أساسيات علم الديناميكا الهوائية، ويرجع ذلك لعدم وجود هواء يولد قُوى الديناميكا الهوائية. وعلى الرغم من ذلك، فإن سفن الفضاء تخضع لعلم الديناميكا الهوائية أثناء طيرانها خلال الغلاف الأرضي أو أثناء مرورها في مجالات بعض الكواكب الأخرى.
ديناميكا هوائية
4600396#6
في تصميم السيارات، يشير تأثير الأرض إلى سلسلة من التأثيرات الديناميكية الهوائية التي يتم استغلالها لإنشاء قوة هابطة ، خاصة في سيارات السباق. في هذه الحالة يعمل الهواء الداخل بين الطريق والمركبة على زيادة سرعة هذه الأخيرة سرعته عندما تقل المسافة بين السطحيين. بحيث تتصرف السيارة ككل مثل الجناح المقلوب. ومن وجهة النظر هذه، يلعب الجزء السفلي للسيارة دور الجناح الخلفي، دون الحاجة إلى استخدام ملحقات خارجية أخرى، والتي قد تسبب مقاومة. وبالتالي فإن تأثير الأرض يسمح بقوة التصاق واحتكاك أفضل بين أجزاء الاتصال (كإطارات السيارات).
تأثير الأرض
560457#9
إن اعتماد التصاميم الانسيابية في المركبات ودراسة الديناميكية الهوائية فيها، يقلل بشكل كبير من استهلاكها للطاقة عبر تقليل مقاومة الهواء. تصميم مركبات أخف وزناً مصنوعة من مواد مركبة واستخدام ذات احتكاك أخف مع الطرق يساهم في زيادة فاعلية الاستخدام للطاقة في هذه المركبات. يمكن تحسين فاعلية الوقود في السيارات بنسبة 3% عبر معايرة ضغط الهواء داخل ، وإبقائه ضمن الحدود المثلى، واستخدام فلتر هواء نظيف يزيد من فاعلية استهلاك الوقود في السيارة بنسبة تصل إلى 10%.
استخدام فعال للطاقة
264494#28
صممت نظم تكييف الهواء لتسمح للسائق والركاب بالشعور بالمزيد من الراحة أثناء الرطوبة غير المريحة أو الرحلات الساخنة في سيارة. السيارات في المناخات الحارة غالبا تكون مزودة بتكييف الهواء. كان هناك الكثير من النقاش والجدال حول ما استخدام جهاز لتكييف الهواء يخفض كفاءة الوقود للسيارة. العوامل مثل مقاومة الريح والديناميكا الهوائية وقوة المحرك والوزن لابد من مراعاتها في تقييم استخدام نظام تكييف الهواء في السيارة . كما درست عوامل أخرى قد تؤثر على محرك الاحتراق الداخلي وارتفاع درجة حرارة المحرك يمكن أن يكون لها تأثير على نظام تبريد السيارة.
تكييف الهواء
252598#6
اهتم بطبقات البلازما المحيطة بالطائرة لأجل أغراض أخرى غير التخفي. هناك بحوث كثيرة على كيفية استخدام البلازما لتقليل المقاومة الديناميكية للهواء. مزاوجة ديناميكية الموائع الكهربائية electrohydrodynamic ممكن ان يستخدم لزيادة تسارع تيار الهواء بجوار السطح الديناميكي. هناك بحث اهتم باستخدام إطار البلازما للتحكم بطبقة القشرة الهوائية على الجناح في حالة السرعة المنخفضة بالنفق التجارب الهوائي, وهذا يظهر ان من الممكن إنتاج بلازما على قشرة الطائرة ولكن لم يتم التعرف بعد ماإذا كانت تلك البلازما المنتجة من تجربة ديناميكية الهواء يمكن استخدامها لتقليل المقطع العرضي
للرادار أو لأ؟.
تقنية التخفي البلازمي
410564#10
لفهم حركه الهواء (جريان او تدفق) حول جسم معين يجب دراسه القوى والعزوم التي تتولد وتؤثر على الجسم وهي ما تتمثل سرعه وضغط وكثافه ودرجه حرارة كمؤثرات على المكان والزمان الذي يجري فيه الهواء على الجسم المتحرك.
ان المشاكل في الديناميكيه الهوائية يمكن ان تنقسم إلى قسمين داخلي وخارجي ولكل قسم علمه المستقل فمثلا تدفق الهواء إلى داخل المحرك النفاث له عدة عوامل ومؤثرات ومشاكل على سبيل المثال الموجات الصدميه التي ستقابل جريان الهواء وما يعانيه من انضغاط وتحول حراري. والخارجي يتمثل بتقييم الرفع المتولد منه وموجات الاهتزاز التي تتشكل امام انف الطائرة او امام مقطع الجناح. ولكي لندخل في موضوع مقطع الجناح (profile). وما تجري عليه من تغيرات في جريان الهواء عليه وما يتبعه من نواتج في قيم الضغط والرفع والكبح وما إلى ذلك من امور تخص انسيابيه الهواء وجريانه.
ديناميكا هوائية
410564#0
التحريك الهوائي أو الديناميكا الهوائية أو علم ديناميكية الهواء وهي تُعنَى بدراسة القُوى المؤثرة على جسم ما أثناء حركته في الهواء أو أي نوع آخر من الغازات. وتؤثر قُوى الديناميكا الهوائية على الطائرات وأية أجسام أُخرى متحركة في الهواء. ويدرس العلماء والمهندسون قُوى الديناميكا الهوائية، ويهتمون بها لأنها هي القُوى التي تؤثر في حركة الأجسام. وهي أيضا فرع من الديناميكا يهتم بدراسة الحركة في الهواء، خاصة عندما يتقاطع مع جسم متحرك آخر. تتعلق الديناميكا الهوائية بشدة بديناميكا السوائل وديناميكا الغازات، مع النظرية المشتركة بينهما. الديناميكا الهوائية تستخدم غالبا بشكل مرادف لديناميكا الغازات، مع اختلاف تطبيقات ديناميكا الغازات على كل غاز.
ديناميكا هوائية
410564#7
أما السحب الشكلي ينتج عندما ينفصل الهواء المنساب عند مروره بجسم ما منتجًا دوَّامات هوائية. وهي تمتص طاقتها من الجسم مسببةً السحب الشكلي، وبهذا تقلل من سرعة الجسم المتحرك. ويحدث السحب الشكلي في الأجسام ذات الأشكال عديمة الخط الانسيابي. وعلى سبيل المثال، يشعر سائق سيارة تسير خلف شاحنة كبيرة تتحرك بسرعة شديدة أن سيارته تهتز بالدوامات الهوائية الناتجة عن الشاحنة غير ذات الخط الانسيابي.
يُخفض المهندسون من السحب الشكلي من خلال تصميم أجسام ذات خطوط انسيابية. كما يضعون مولدات الدوامات على أجنحة الطائرة. ومولدات الدوامات أسطح انسيابية رافعة تُلصق على هيئة صفوف طويلة أعلى الجناح الرئيسي. وتنتج مولدات الدوامات قدرًا قليلاً من الاضطراب أو التشويش في الطبقة المتاخمة التي تحفظها من الانفصال.
ديناميكا هوائية
1116061#2
أنظمة الترموديناميكا معهودة لنا في حياتنا اليومية، فعندما نركب سيارة يقوم محرك الاحتراق الداخلي بتحريكنا عن طريق حرق البنزين وتحويل الطاقة الحرارية إلى طاقة حركة (شغل) . وإذا شئنا السفر بالقطار قامت الآلة البخارية أو محرك ديزل بتحريك القطار , وإذا استغنينا عن القطار وأردنا السفر بالطائرة قامت المحركات النفاثة بالارتفاع بنا والسفر في الجو ، وغيرها وغيرها . كلها محركات نزودها بالوقود المناسب ونجني منها شغلا (حركة). هذالفرع من الفيزياء والكيمياء يختص بتلك الدراسات بغرض رفع كفاءة الآلات التي تخدمنا بما فيها جميع أنواع محطات توليد الكهرباء ، والمحركات و البطاريات والمراكم وغيرها ، مما يعود علينا بحفض استهلاك الوقود وخفض مصروفاته.
نظام (تحريك حراري)
2948962#3
يتحرك الهواء بسرعة في أنظمة الحقن غير المباشر أثناء خلطه مع الهواء هذا ما يجعل الحاقن ذو تصميم بسيط ويسهل إستخدامه في محركات أصغر حجمًا وأقل في السماحية مما يجعل من السهل تصميمها وتجعلها واقعية أكثر.
علي النقيض ،فإن الحقن المباشر للوقود يستخدم هواء ذو سرعة أقل وسرعة أكبر للوقود ونتيجة لذلك فأن تصميم الحاقن وتصنيعه تكونان عمليتان صعبتان.
كما أن التحكم في كمية الهواء المتوجهة لداخل الاسطوانة يكون أصعب بكثير من أن نقوم بوضع غرفة احتراق ثانوية.
لذلك فإن هناك تكامل كبير بين تصميم الحاقن والمحرك بشكل عام.ولهذا السبب فإن محركات الديزل للسيارات تكون أغلبها ذات حقن غير مباشر للوقود حتي يتم توفير أنظمة محاكاة أفضل باستخدام تحليل ديناميكي لخليط الهواء والوقود يجعل من استخدام الحقن المباشر عمليًا أكثر.
حقن غير مباشر