氣流下壓力估算

paganini

氣流所產生的下壓力=1/2*昇力係數*空氣密度*(車速平方)*(面積)
其中昇力係數及空氣密度須查表
不過懶得查
故以F1賽車為參考
F1賽車可以在天花板上行走
所以氣流所產生的下壓力約等於F1賽車的重量, 約600kg
假設遙控車的氣動力特性如同F1賽車

由於F1賽車的速度約為300km/h
因此
RC車的氣流下壓力= 600kg/(300km/h)/(300km/h)/(實車尾翼面積)*(RC車速)*(RC車速)*(RC車尾翼面積)

由於面積為尺寸的平方
所以RC車尾翼面積= 比例係數的平方*實車尾翼面積

1. 1/8引擎平跑
    車速100km/h時
    氣流下壓力= 600kg/(300km/h)/(300km/h)/(實車尾翼面積)*(100km/h)*(100km/h)*(1/64實車尾翼面積)
                     = 1.04kg
    1/8引擎平跑重約2.5kg
    所以氣流下壓力佔車重的42%
    可見氣流下壓力對1/8引擎平跑的影響很大

2. 1/10引擎房車
    車速100km/h時
    氣流下壓力= 600kg/(300km/h)/(300km/h)/(實車尾翼面積)*(100km/h)*(100km/h)*(1/100實車尾翼面積)
                     = 0.67kg
    1/10引擎房車重約1.75kg
    所以氣流下壓力佔車重的38%
    可見氣流下壓力對1/10引擎房車的影響很大

3. mini-z 1/27房車
    車速約10~20km/h, 取中間值15km/h
    氣流下壓力= 600kg/(300km/h)/(300km/h)/(實車尾翼面積)*(15km/h)*(15km/h)*(1/729實車尾翼面積)
                     = 0.002058kg
    mini-z車重約0.13kg
    所以氣流下壓力佔車重的1.6%
    可見氣流下壓力對mini-z的影響很小

etspage1

F1實車跟遙控車有很大的差距....
F1達到300KM/H的時候，下壓力約3噸重
而我們使用的車殼單純是為了遙控世界設計的，以1/8利曼車來說。
遙控車界的設計單純為了下壓力以及導向來設計。
但是實際的利曼車體則是以下壓力及低風阻的理念來設計。
也就是說，目前以遙控世界的利曼車殼來說。會造成一個比較大的問題是。
由於大下壓力+大的尾翼阻力較容易製作。也由於大的尾翼阻力可以讓車子更在直線穩定。或者說增加更大的力量在於後輪。所以我們的車殼都是有一個很特別的尾翼。到最後都直線上升。 尾翼的下壓力應該遠大於我們所想像的! 至於車體部分。則還會因為車殼高度等等一些因素影響到實際行車下壓力。
加上我們的真實中的車子空力設計並非跟f1相等(其實是根本是懶...比雞腿)
轉換到以像真殼計算，可以當真車的1/2下壓力(因為該開孔的地方沒有 該空流的沒有)
但是遙控世界有一個特點，也是最大的效益，就是我們離地面低。相對的，空氣力學中，可以利用到一點叫做地面效應可以增加下壓力
簡單的說就是當我們把車底盤設定成前低後高的效果會比真車效果大...
.....
其實 我想回覆的是...計算中跟實際的會有些差距，實際的話下壓力會比較小
但是阻力會比較大...
還有，f1下壓力應是3噸...
另外...以超級跑車來說...也只有極少數的車子的下壓力大於車重...

[ 本帖最後由 etspage1 於 2007年1月23日 11:52 AM 編輯 ]

paganini

原帖由 etspage1 於 2007年1月23日 11:47 AM 發表
F1實車跟遙控車有很大的差距....
F1達到300KM/H的時候，下壓力約3噸重
而我們使用的車殼單純是為了遙控世界設計的，以1/8利曼車來說。
遙控車界的設計單純為了下壓力以及導向來設計。
但是實際的利曼車體則 ...

etspage1兄,

謝謝你提供數據
也許F1實車並不需要跑到300KM/H
就可以在天花板上行走

如果要準確地計算氣流下壓力還是要查空氣動力學書籍
先查出常溫下的空氣密度
再依據尾翼剖面的形狀及攻角
查出昇力係數
並量測尾翼之面積
再將車速等所有單位轉換成MKS制 (kg, meter, second) 或CGS制或英制
加以計算之
MKS制計算出之下壓力單位為Newton
須再除以重力加速度9.8m/s
得到以kg為單位之下壓力
很麻煩吧

所以我懶得查
僅以F1賽車為參考
並假設遙控車的氣動力特性如同F1賽車
因此不須查書
也不須單位轉換
亦不須量測
即可提供一快速的方法
估算出需要的數據
當然
此法最大的缺點是準確度
因為做了太多假設
也太偷懶了
但是可以很快獲得Trend (趨勢)
對於車性可以更快速地加以掌握

即便估算之結果為實際之10倍或1/10倍
但從估算結果可知
當遙控車縮小至一定之比例時
氣流下壓力的影響已漸趨式微

ps 地面效應跟車子底盤的形狀有關
     目前沒有公式可以估算出地面效應所產生的氣流下壓力
     從遙控車的底盤可以看出
     設計時並未考慮地面效應的影響
     況且地面效應對於氣流下壓力的影響
     是相對的
     如果只單純地從地面效應來看下壓力
     在邏輯上是不通的
     因為流過底盤的空氣
     如何將車子向下壓?
     只會將車子向上抬

     車底盤設定成前低後高對於底盤及地面而言
     會有流速減緩的效果
     猶如倒裝之加速管
     所以車後之上抬力道會大於車前
     使得尾翼之攻角提高
     進而增加車後之氣流下壓力
     故提升後輪之抓地力

這麼詳細的解釋
應該可以明白吧!

etspage1

車底的效應並非這麼說明...當我們車子行車方向是正左方的時候，將底盤設計成�時
由於車底盤前方切面的體積比較小，後方比較大。當前方氣體流入車底後，後方比較大，
會造成類似於真空的低氣壓區段，他會將其他地方吸入空氣以填補本來的低壓區。
那麼這個吸入空氣的動作就會造成車體向下吸

故地面效應是吸住車體，而不是壓著車體。 下壓力可以想像成在車身上方加壓使得車子穩定。那麼地面效應就是將車子底盤的部分拉一條繩子，把車子往下拉。不同的方式，但是結論是可以當做下壓力的。

就是說 底盤高低只是地面效應的其中一環，車殼尾巴往上開的也是其中一環。

paganini

原帖由 etspage1 於 2007年1月24日 12:52 PM 發表
車底的效應並非這麼說明...當我們車子行車方向是正左方的時候，將底盤設計成�時
由於車底盤前方切面的體積比較小，後方比較大。當前方氣體流入車底後，後方比較大，
會造成類似於真空的低氣壓區段，他會將其 ...

etspage1兄,

在真空狀態下
由於沒有空氣存在
所以壓力趨近於零

因此我猜應該是 "在底盤前後下方加一向下傾斜之擋片"
亦即"前�, 中-, 後\"
使底盤下方呈現前Diffuser, 中平順, 後Nozzle
致使空氣流入底盤下方時
在Diffuser段增壓減速
在Nozzle段減壓增速
才會得到你想要的結果

以上純就流體力學的觀點來看

至於車身前低後高
本來就會增加尾翼的攻角
提升其下壓力

經由你提出的看法
使我對於底盤的設計與下壓力之間的關係更加瞭解
感謝你

etspage1

不一定要在前方增加一個向下導流的增壓減速裝置，直接在後方做一個減壓增速的設計是一樣會將車子向下吸住。只是效果不明顯。後方的低壓區空氣有兩種走法，一是從車體後方的亂流抽空氣回來。
這樣會造成對於車子的"拉力""(阻力)，而另外一邊就是從您說的Nozzle方式將氣體從車底抽出。這樣車底的氣壓就會相較於上方的氣流壓縮來的低，造成車子的下吸力。至於您說到的前方�_/ 這樣的效果比較好，以前的f1的確是有過這樣的設計，不過是在於車體左右側，一般車體的這種形狀很難做出來。
因為大家都在比車殼低的...能夠盡量將車子前方壓低才能讓上方的氣體壓力更大，空力更明顯。
但是忽略掉地板的地面效應...油車每台車殼後面開的那個口就是地面效應用的。開的大就越貼..