Как добавление ветрового дефлектора перед установленными на крыше солнечными панелями повлияет на сопротивление на колесах?

10

Я устанавливаю солнечные панели на автомобиле для отдыха (RV). Чтобы уменьшить сопротивление, я планировал построить небольшую рампу перед панелями, чтобы отклонять ветер до того, как он коснется плоской панели и смонтируется. Вот примерный набросок (красный - скобки, черный - панель, фиолетовый - рампа):

Солнечная панель

Кто-то сказал мне, что если бы я сделал это таким образом, было бы БОЛЬШЕ, чем если бы я не установил дефлектор / рампу. Я сделаю эту работу, даже если будет ОЧЕНЬ небольшая разница между сопротивлением, которого можно избежать, вставив рампу и вообще не имея рампы, но я определенно не хочу этого делать, если она увеличит перетаскивание.

Я думаю, что пространство под панелью будет минимальным. Я собираюсь попытаться приблизить их как можно ближе к крыше. Толщина панелей составляет около 2 дюймов, а расстояние между ними составит примерно 1 / 4-1 / 2 дюйма.

Как добавление рампы перед панелью повлияет на сопротивление автомобиля? Будет ли оно увеличиваться, уменьшаться или оставаться прежним?

— можжевельник
источник

3

Просто подумайте, гибкие солнечные панели могут вас заинтересовать. engineering.stackexchange.com/questions/649/…

— Махендра Гунавардена

1

Обязательно посмотрите на ссылку Дэна - я бы оценил ее как, возможно, лучший практический комментарий по аэродинамике автомобиля, который я когда-либо видел. [Если кто-нибудь знает лучший, пожалуйста, поделитесь им с нами.]

— Рассел МакМэхон

9

Концепция того, что вы делаете, является разумной, и, как отмечает Рассел МакМахон, повышение эффективности может быть достаточно значительным, чтобы оправдать это изменение.

Я настоятельно рекомендую вам добавить рампу к задней кромке. Сила сопротивления также очень чувствительна к нижнему (заднему) концу кузова. Вы получаете некоторое положительное давление в передней части автомобиля, но вы также получаете сильное отрицательное давление в задней части. Это значительно ухудшается из-за развития турбулентности и разделения потока.

Концептуально, то, что вы хотите сделать, это уменьшить поперечное сечение на задней части, чтобы уменьшить площадь, к которой применяется это отрицательное давление. Вы можете сделать это, сужая заднюю часть (обратная рампа в вашем случае). Единственная хитрость в том, что вы должны делать это довольно постепенно, чтобы избежать явления, называемого разделением потока. это в основном воздушный поток, падающий на себя и создающий вихри.

Так что продолжайте с рампой спереди, но добавьте очень мелкую (~ 10 градусов) рампу и сзади. Это даст вам лучшее улучшение при минимальных инвестициях. Кроме того, постарайтесь, чтобы аппарели подходили прямо к краям солнечных панелей. Вы хотите, чтобы путь, по которому идет воздух, был как можно более гладким.

Для некоторых экспериментальных доказательств и отличных фотографий, проверьте эту презентацию

На стр. 5 показаны небольшие улучшения в округлении передней части фургона, но они быстро выравниваются (нет смысла делать переднюю часть более гладкой)

стр.11,17,18 показывает разделение потока сзади

На стр.18 (вверху справа) показана оптимальная точка для уменьшения читаемого х-сечения. Слишком резкое сужение сводит на нет преимущества уменьшения площади.

— Дэн
источник

Таким образом, рампа спереди и рампа сзади? Это, вероятно, потребует одной из двух вещей, пожалуйста, дайте мне свой отзыв. 1 - Я должен был бы запечатать стороны, чтобы воздух не входил, чтобы создать сопротивление на рампе НАЗАД. или 2 - Может быть, создать рампу, которая прикрепляется к верхней части рамы сзади, чтобы между рампой и крышей сзади был небольшой зазор, чтобы любой воздух, попадающий в боковые стороны, не мог быть перенесен задней рампой.?

— Cade

^{\circ}

$^\circ$

+1 (вчера). В качестве основного бонуса эта ссылка, которую вы цитируете, является, возможно, лучшим практическим комментарием по аэродинамике автомобиля, который я когда-либо видел.

— Рассел МакМэхон

3

Стресс на панели крепления необходимо учитывать.
Это может быть значительно уменьшено с помощью «рампы», которая полностью защищает панель от воздействия воздуха в прямом направлении.

Перетаскивание плоской пластины для панели будет <= результатом классического уравнения сопротивления.

P_{l o s t} = D \cdot V

$P_{lost}= D \cdot V$

V

$V$

C_{d}

$C_d$

D = \frac{1}{2} C_{D} ρ A V^{2}

$D = \frac{1}{2} C_D \rho A V^2$

$D$
$A$
$V$
$\rho$ $\approx$ $\frac{kg}{m^3}$
$C_D$ $0 < C_D \leq 1$

D = 0.6 A V^{2}

$D = 0.6 A V^2$

C_{D} = 1

$C_D = 1$

\approx

$\approx$

0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^{2} = 47 N

$0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^2 = 47 N$

P_{l o s t} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 k W

$P_{lost} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 kW$

— Рассел МакМахон
источник

C_{D} = 1

$C_D=1$

C_{D}

$C_D$

0

$0$

1

@ Rooy 2-й комментарий первым - нет, я не собирался создавать впечатление, что Cd упадет до 0. Я хотел показать, как ~~~ = мощность теряется в плоской фронтальной области, чтобы он мог видеть максимально вероятные потери. Пандус удалит неизвестный% этого от моторной нагрузки автомобиля. Кронштейны для монтажа на панели также выиграют, хотя будет некоторое сопротивление из-за обтекания поверхности. Максимум 47N невелик для монтажных систем, и общая потеря мощности заметна, но, вероятно, мала по сравнению с мощностью автомобиля при 100 км / ч. ...

— Рассел МакМэхон

@Roy - Я не уверен, запросить ссылку на Cd = 1. Уравнение для «плоского сопротивления» и основано (хотя обычно используется без осознания) на энергии, необходимой для ускорения столба воздуха, через который объект проходит до скорости транспортного средства. Это обычно считается худшим сценарием. Вы можете «прогнать воздух в сторону», не доводя все до скорости транспортного средства, тогда требуется меньшая мощность, и Cd является способом отразить это. Как видно, это грубая формула, не учитывающая ряд вторичных воздействий, НО это «классическое уравнение сопротивления» и работает на удивление хорошо

— Рассел МакМэхон

@Roy Здесь кто-то говорит то, что я сказал, и его позорят за его усилия {идиоты} , здесь мнение НАСА для студентов и два ответа по физике SE здесь полезны и отмечают область преобразования числа Рейнольдса. | И тогда Ах! :-)

— Рассел МакМэхон

C_{D}

$C_D$

2

Я могу вспомнить, что это обсуждалось во время лекции по жидкостям в мои студенческие времена давным-давно, когда поднималась тема автомобильных багажников на крышу и совков для грузовиков.

Панель увеличит сопротивление RV и уменьшит ее расчетные характеристики.

Планируемая рампа уменьшит сопротивление панели, но не восстановит исходные характеристики оптимизации RV.

Эффект рампы будет аналогичен топливным ковшам, прикрепленным к грузовикам, см. Рисунок ниже. Они уменьшают расход топлива, уменьшая сопротивление. Такие устройства были установлены на грузовиках с 1980-х годов.

введите описание изображения здесь

— Фред
источник

Я не знаю, какой это тип совка, но мне (как инженеру по аэрокосмической технике) это выглядит неоптимально с точки зрения аэродинамики. Что-то выпуклое будет более эффективным, и это также то, что я вижу в основном здесь, в Европе: isuzucv.com/images/parts/accessories/lightbox/…

— Рой

@Roy Я согласен, что выбор изображения немного странный; это должен быть более примитивный дизайн. Я не заметил, что он используется на грузовиках здесь, в Калифорнии, где стиль, на который вы указываете, повсеместен.

— Air

Возможно, вы могли бы изменить картинку на более подходящий пример.

— Рой

0

Если я правильно истолковал эскиз:

панель находится над крышей, с зазором под ней
высота рампы равна высоте дорожного просвета

Я предполагаю, что мыслительный процесс хулителя пошел так:

воздух, который ранее попадал в переднюю часть панели, все еще будет попадать в переднюю часть панели
воздух, который прошел бы под панелью, теперь достигнет рампы
поэтому все, что делает рампа - это добавляет сопротивление, поскольку это не влияет на воздух, который ударяется о панель.

Я не эксперт в области гидродинамики, но подъем воздуха из рампы явно повлияет на воздух, который попадет на панель. Я не знаю, является ли этот эффект больше или меньше, чем дополнительный поток воздуха, который больше не может проходить под панелью.

С точки зрения лучшего решения - вы должны попытаться удалить вертикальные грани, поэтому вытяните рампу так, чтобы ее верхняя часть совпадала с верхней частью панели. Я могу утверждать, что это будет иметь меньшее сопротивление, чем ваш дизайн (при условии, что я правильно истолковал ваш эскиз), но боюсь, я не знаю, лучше ли это, чем ничего вообще.

— AndyT
источник

1

Лучше всего утопить панель так, чтобы создать ровную поверхность, однако, вероятно, учитывая ситуацию, это, вероятно, невозможно. Следующая лучшая вещь - аэродинамическая интеграция панели, как это уже делается с грузовиками (см. Ответ Фреда). Вы правы, утверждая, что рампа будет только добавлять сопротивление (это сделает все это более обтекаемым, уменьшая сопротивление.

— Рой