Comment l'ajout d'un déflecteur de vent devant des panneaux solaires montés sur le toit affecterait-il la traînée sur un VR?

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Je monte des panneaux solaires sur un véhicule récréatif (VR). Pour réduire la traînée, je prévoyais de construire une petite rampe devant les panneaux pour dévier le vent avant qu'il ne heurte le panneau plat et les supports. Voici un croquis (le rouge est les crochets, le noir est le panneau, le violet est la rampe):

Panneau solaire

Quelqu'un m'a dit qu'il y aurait PLUS de traînée si je le faisais de cette façon que si je ne mettais pas le déflecteur / la rampe. Je ferai le travail même s'il y aura TRÈS PEU de différence entre la traînée évitée en mettant une rampe et ne pas avoir de rampe du tout, mais je ne veux certainement pas le faire si cela augmentera la traînée.

Je pense que l'espace sous le panneau sera minime. Je vais essayer de les rapprocher le plus possible du toit. Les panneaux ont environ 2 "d'épaisseur et l'espace entre eux sera d'environ 1 / 4-1 / 2 pouce.

Comment l'ajout d'une rampe devant le panneau affecterait-il la traînée sur le véhicule? Augmenterait-il, diminuerait-il ou resterait-il le même?

— Cade
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Juste une pensée, les panneaux solaires flexibles pourraient aussi vous intéresser. engineering.stackexchange.com/questions/649/…

— Mahendra Gunawardena

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Assurez - vous de regarder la référence de Dan - je lui donnerions comme peut - être le meilleur commentaire pratique sur l' aérodynamique des véhicules que j'ai jamais vu. [Si quelqu'un en connaît un meilleur, veuillez le partager avec nous.]

— Russell McMahon

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Le concept de ce que vous faites est sain et, comme le note Russell McMahon, les gains d'efficacité pourraient être suffisamment importants pour justifier le changement.

Je suggère fortement que vous envisagiez également d'ajouter une rampe au bord arrière. La force de traînée est également très sensible à l'extrémité aval (arrière) d'une carrosserie. Vous obtenez une certaine pression positive à l'avant du véhicule, mais vous obtenez également une forte pression négative à l'arrière. Ceci est aggravé par le développement de la turbulence et de la séparation des écoulements.

Conceptuellement, ce que vous voulez faire est de réduire la section transversale à l'arrière pour réduire la zone sur laquelle cette pression négative est appliquée. Vous pouvez le faire en effilant l'extrémité arrière (une rampe inversée dans votre cas). La seule astuce est que vous devez le faire assez progressivement pour éviter un phénomène appelé séparation des flux. il s'agit essentiellement du flux d'air tombant sur lui-même et générant des vortex.

Alors, allez-y avec la rampe à l'avant, mais ajoutez également une rampe très peu profonde (~ 10 degrés) à l'arrière. Cela vous donnera la meilleure amélioration pour un investissement minimal. Essayez également de faire en sorte que les rampes s'adaptent directement aux bords des panneaux solaires. Vous voulez que le chemin que l'air suit soit aussi lisse que possible.

Pour des preuves expérimentales et de superbes photos, consultez cette présentation

p.5 montre de petites améliorations dans l'arrondi de l'avant d'une camionnette, mais elles se stabilisent rapidement (aucun avantage pour rendre la partie avant plus lisse)

p.11,17,18 montre la séparation du flux à l'arrière

p.18 (en haut à droite) montre un point optimal pour réduire la section x lue. Un effilement trop important annule l'avantage de réduire la surface.

— Dan
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Donc rampe à l'avant et rampe à l'arrière? Cela nécessiterait probablement l'une des deux choses, veuillez me faire part de vos commentaires. 1 - Je devrais sceller les côtés afin que l'air ne pénètre pas pour créer une traînée sur la rampe ARRIÈRE. ou 2 - Créez peut-être une rampe qui se fixe au haut du cadre à l'arrière de sorte qu'il y ait un petit espace entre la rampe et le toit à l'arrière afin que l'air qui pénètre sur les côtés ne soit pas entraîné par la rampe arrière.?

— Cade

^{\circ}

$^\circ$

+1 (hier). En prime, cette référence que vous citez est probablement le meilleur commentaire pratique sur l'aérodynamique du véhicule que j'ai jamais vu.

— Russell McMahon

3

Le stress sur les supports de panneau doit être pris en compte.
Cela peut être considérablement réduit par une "rampe" qui protège complètement le panneau de l'impact de l'air vers l'avant.

La traînée de plaque plate pour un panneau sera <= résultat de l'équation de traînée classique.

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

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

— Russell McMahon
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C_{D} = 1

$C_D=1$

C_{D}

$C_D$

0

$0$

1

@Roy 2e commentaire en premier - Non, je n'avais pas l'intention de donner l'impression que le Cd tombera à 0. Ce que j'avais l'intention était de montrer la puissance ~~~ = perdue dans une zone frontale plate afin qu'il puisse voir la perte maximale probable. Une rampe enlèvera un% inconnu de la charge moteur de la voiture. Les supports de montage du panneau bénéficieront également bien qu'il y ait une certaine traînée due à l'écoulement le long de la surface. Le maximum de 47 N n'est pas grand pour les systèmes de montage et la perte de puissance totale est notable, mais probablement une petite puissance par rapport à 100 km / h. ...

— Russell McMahon

@Roy - Je ne suis pas sûr de la question de la référence pour Cd = 1. L'équation est pour la «traînée de plaque plate» et est basée (bien que généralement utilisée sans s'en rendre compte) sur l'énergie requise pour accélérer la colonne d'air que l'objet traverse à la vitesse du véhicule. Cela est généralement supposé être le pire des cas. Si vous pouvez "soulager l'air de côté" sans amener le tout à la vitesse du véhicule, alors moins de puissance est nécessaire et le Cd est un moyen de refléter cela. Comme on peut le voir, c'est une formule brute et ne tient pas compte d'un certain nombre d'effets secondaires MAIS est "l'équation de traînée classique" et fonctionne étonnamment bien.

— Russell McMahon

@Roy Voici quelqu'un qui dit ce que j'ai dit et mis au pilori pour ses efforts {par des idiots} , ici les opinions de la NASA pour les étudiants et les deux réponses SE Physics ici sont utiles et notent la zone de transtion des nombres de Reynolds. | Et puis Agh! :-)

— Russell McMahon

C_{D}

$C_D$

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Je me souviens que cela a été discuté lors d'une conférence sur les fluides dans mes jours d'étudiant il y a longtemps, lorsque le sujet des barres de toit de voiture et des pelles à carburant pour camions a été soulevé.

Le panneau augmentera la traînée du VR et réduira ses caractéristiques rationalisées conçues.

Une rampe que vous prévoyez réduira la traînée du panneau mais ne restaurera pas les caractéristiques de rationalisation d'origine du VR.

L'effet de la rampe sera similaire à celui des écopes de carburant fixées aux camions, voir l'image ci-dessous. Ils réduisent la consommation de carburant en réduisant la traînée. De tels appareils sont installés sur les camions depuis les années 80.

entrez la description de l'image ici

— Fred
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Je ne sais pas quel type de scoop il s'agit de l'image, mais pour moi (en tant qu'ingénieur aérospatial) cela semble sous-optimal du point de vue aérodynamique. Quelque chose de convexe sera plus efficace, et c'est aussi ce que je vois surtout ici en Europe: isuzucv.com/images/parts/accessories/lightbox/…

— Roy

@Roy Je suis d'accord que le choix de l'image est un peu étrange; ce doit être une conception plus primitive. Je ne l'ai pas remarqué utilisé sur les camions ici en Californie, où le style que vous pointez est omniprésent.

— Air

Vous pourriez peut-être changer l'image en un exemple plus approprié.

— Roy

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Si j'ai correctement interprété l'esquisse:

le panneau se trouve au-dessus du toit, avec un dégagement en dessous
la hauteur de rampe est égale à la hauteur de dégagement

Je suppose que le processus de réflexion du détracteur s'est déroulé comme suit:

l'air qui auparavant aurait frappé l'avant du panneau frappera toujours l'avant du panneau
l'air qui serait passé sous le panneau va maintenant frapper la rampe
par conséquent, la rampe ne fait qu'ajouter de la traînée, car elle n'affecte pas l'air qui frappe le panneau

Je ne suis pas un expert en dynamique des fluides, mais l'air ascendant de la rampe affecterait clairement l'air qui aurait frappé le panneau. Je ne sais pas si cet effet est plus ou moins important que la traînée d'air supplémentaire ne pouvant plus passer sous le panneau.

En termes de meilleure solution - vous devez essayer de supprimer les faces verticales, donc étendre la rampe de sorte que le haut de la rampe coïncide avec le haut du panneau. Je peux affirmer que cela aura moins de traînée que votre conception (en supposant que j'interprète correctement votre croquis), mais je crains de ne pas savoir si c'est mieux que rien du tout.

— AndyT
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Il est préférable de couler le panneau de telle sorte qu'une surface affleurante soit créée, mais probablement compte tenu de la situation, ce n'est probablement pas possible. La prochaine meilleure chose est l'intégration aérodynamique du panneau, comme cela se fait déjà avec les camions (voir la réponse de Fred). Vous avez raison de dire que la rampe ne fera qu'ajouter de la traînée (cela rendra le tout un peu plus rationalisé, réduisant la traînée.

— Roy