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?

automotive-engineering airflow solar-panel drag 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

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

Ответы: