Автомобильный диффузор что это такое


Для чего нужен диффузор в авто?

Впервые диффузоры начали устанавливать на гоночные автомобили еще в 1980-х годах. Первые диффузоры появились на болидах Формулы 1, затем их стали применять на раллийных авто и автомобилях, подготовленных для дрифта. Сегодня диффузор можно увидеть даже на серийном автомобиле – в качестве одного из элементов тюнинга. Крепится он на задней части автомобиля, обычно – под задним бампером.

В настоящее время при изготовлении диффузоров используют карбон – самый популярный материал в тюнинге. Основная функция диффузора – улучшение аэродинамических характеристик машины. Благодаря тому, что у диффузора есть «ребра» (обычно их три или четыре), поток воздуха, проходящий под днищем автомобиля, перераспределяется, создавая дополнительно давление и увеличивая прижимную силу машины. В болидах Формулы 1 конструкция диффузора такова, что помимо воздушных потоков, эта деталь обвеса использует для уменьшения подъемной силы задней части авто выхлопные газы. Таким образом, создается граунд-эффект, когда обвес уменьшает аэродинамическое сопротивление автомобиля, что положительным образом сказывается на его динамических характеристиках.

По своей конструкции диффузоры, устанавливаемые на болиды Формулы 1 и автомобили, подготовленные для дрифта, отличаются. Дрифтовое авто в силу специфики соревнований, вынуждено постоянно тормозить, из-за чего тормозные колодки и диски сильно нагреваются. А диффузор со специальными сечениями направляет потоки воздуха на колодки и иски, охлаждая их.

Итак, перечислим плюсы диффузора: 1) увеличение прижимной силы автомобиля, 2) уменьшение подъемной силы задней части машины, 3) охлаждение тормозных колодок и дисков у автомобилей, участвующих в соревнованиях по дрифту. Характерных минусов у диффузора нет.

Диффузор на Subaru

Бампер с диффузором на BMW 1-Series M Coupe

Диффузор на болиде Форумулы 1

avtoexperts.ru

Диффузор (автомобиль) - это... Что такое Диффузор (автомобиль)?

Диффузор на Ferrari F430 Диффузор автомобиля Ф1

Диффу́зор в автомобильной промышленности — часть или элемент обвеса. Обычно диффузор располагается в задней части днища.

В текущее время (2008 год) диффузор изготавливается из карбона и имеет три или четыре ребра, которые способствуют оптимизации выходящих из под днища автомобиля воздушных потоков, улучшая тем самым аэродинамические свойства автомобиля. Также существуют диффузоры, изготовленные из специального стойкого пластика и металла.

Функция диффузора

Поскольку выходное сечение диффузора больше, чем входное, поток воздуха в нём тормозится. Вследствие этого давление в направлении течения растёт (Закон Бернулли), и кинетическая энергия потока частично преобразуется в потенциальную энергию давления. В болидах Формулы 1 один диффузор используется для создания граунд-эффекта. Его применяют для уменьшения подъёмной силы задней части болида за счёт торможения потока.

dic.academic.ru

Секреты аэродинамики: в поисках идеального диффузора — Allzap на DRIVE2

Ведущие команды Формулы 1 активно работают и создают оригинальные диффузоры – важнейшие аэродинамические устройства гоночных автомобилей (болидов). Время покажет, какая команда преуспела в этой области. А мы поговорим об основах аэродинамики гоночного автомобиля, чтобы понять, какой проект наиболее эффективен.

Назначение диффузора

Ключевая роль диффузора на современном болиде – ускорение потока воздуха под автомобилем для создания области низкого давления и, тем самым, увеличения прижимной силы.Вот чем суть процесса. Задняя часть кузова болида сделана таким образом, что она «вытягивает» воздух из-под кузова болида. Благодаря этому, автомобиль больше прижимается к трассе, создавая тем самым больший уровень сцепления шин с дорогой, чем тот какой он мог быть только с помощью шин и настройки подвески. Такое явление называется аэродинамическое сцепление.

Диффузор Toyota TF109

Основы теории

Прижимную силу на болидах генерирует профиль крыла на основании эффекта Бернулли. Такая же сила возникает и благодаря профилю крыла самолета. Только крыло болида «перевернуто» по отношению к крылу самолета. Сила, возникающая в гоночном автомобиле, имеет такую же природу, как и сила поднимающая самолет. Однако в первом случае она направлена вниз и называется прижимной, а во втором – вверх — подъемная.Вот как действует крыло болида (встречается также название этого элемента «антикрыло»). Воздух направленный под крыло должен проходить большее расстояние, чем воздух проходящий по верхней его плоскости .Это заставляет воздух под крылом ускоряться, что приводит к снижению давления, в результате возникает разница давлений между верхней и нижней частями крыла. Давление в верхней части крыла начинает прижимать крыло вниз. Так генерируется прижимная сила.Яркое воплощением этой теории было замечено на гоночном автомобиле Chaparral 2J. Пара вентиляторов в задней части автомобиля высасывает воздух из-под днища и выталкивает его на дорогу. Автомобиль больше похож на «обратное» судно на воздушной подушке.Задача диффузора на гоночном автомобиле – ускорить воздушный поток в нижней части болида. В результате:а)снижается давление под кузовом;б)возникает разница давлений между верхней и нижней частями автомобиля;в)генерируется прижимная сила;д)возникает большее сцепление шин с дорогой;е)болид проходит повороты с большей скоростью.Получаем ключевой фактор для победы в гонках — скорость.

Работа диффузора

Диффузор увеличивается в объеме вдоль своей длины, создавая пустоты, которые заполняются воздухом, проходящим под днищем болида. Поток воздуха ускоряется (эффект Вентури) при прохождении узкой части диффузора, создавая желаемое низкое давление. Затем скорость потока возвращается к скорости окружающих частиц воздуха (Рис.1).Углы наклона стенок диффузора важны. Они должны изменяться плавно постепенно, чтобы не допустить отделение потока от верхних или боковых сторон.Добавление вертикальных перегородок к диффузору помогает оптимизировать эффективность его работы, гарантируя, что воздух будет высосан только из-под днища, и конструкция не будет воздействовать на верхнюю часть болида.На рисунке показано как распределяется давление в диффузоре: синий цвет — области низкого давления, красный – высокого. Ясно видно снижение давления в области сужения диффузора, где скорость потока воздуха увеличивается, а давление снижается. Поскольку это происходит под днищем, то болид «присасывается» к земле. Данное явление — следствие работы диффузора.Скорость воздуха уменьшается по мере его продвижения вдоль диффузора (рис 3 и 4), который в свою очередь повышает давление показанного на рис.2.

Рис. 3 Источник: Tudor Mirron и Sports Racer Network

На рис. 3 и 4 показана скорость потока воздуха под днищем автомобиля: цвет красный – высокая скорость, синий – низкая.

Рис. 4 Автор: Tudor Mirron и Sports Racer Network

Двойной диффузор

Чем больше будет объем диффузора, тем больше воздуха он будет высасывать из-под днища, тем возникнет большая прижимная сила, а значит болид получит преимущество в гонке.До 2011 года команды Brawn, Toyota и Williams благодаря нечетким формулировкам регламента из-за которых некоторые пункты можно было интерпретировать по разному, стали применять двойные диффузоры (другие названия «вторичный», «щелевой», «призрачный»), объем которых был большим, а следовательно они развивали большую мощность по сравнению с диффузорами которые подразумевались регламентом. По оценкам специалистов двойной диффузор давал преимущество в одну секунду на круге. Благодаря этой системе команда Brawn сумела выиграть сезон 2009 года в личном и командном зачетах.В 2009 году технические директоры Формулы 1 договорились о запрете двойных диффузоров с 2011 года. Было наложено ограничение на объем диффузора путем сжимания высоты и ширины.

Устройства последних лет были намного длиннее, чем образцы 2009 года. Но возникла новая проблема – турбулентность, которую создают диффузоры, негативно влияет на прижимную силу идущих вслед болидов.

А. Волковдля allzap.com.ua

www.drive2.ru

Что такое выдувной диффузор и чем он отличается от простого

В современной машине Формулы-1 днище и диффузор отвечают за генерирование примерно 40 % прижимной силы. Так что мало кого удивляет, что аэродинамические департаменты проводят так много времени, уточняя конструкции днища и никогда не прекращая думать о том, как бы ещё увеличить прижимную силу. В прошлом сезоне команды использовали двойной диффузор, который в этом году уже запрещён. Чтобы лучше объяснить принципы работы выдувного и простого диффузоров, технический директор Lotus Renault GP Джеймс Эллисон ответил на несколько вопросов.

Вопрос: Джеймс, что такое выдувной диффузор?

Джеймс Эллисон: Выдувной диффузор - это просто диффузор, который дополнительно подпитывается с помощью выхлопных газов.

Вопрос: Почему он создаёт больше прижимной силы?

Джеймс Эллисон: Стандартный диффузор работает, создавая низкое давление под днищем машины, что помогает прижимать болид к земле. Так что с использованием энергии выхлопных газов, этого очень мощного потока газов, вы можете создавать намного меньшее давление под днищем и, соответственно, увеличивать уровень прижимной силы.

Вопрос: Каковы главные сложности при создании эффективной системы?

Джеймс Эллисон: Ранее главная проблема была в том, чтоб направить выхлопные газы в правильное место, чтобы максимально увеличить их всасывание. Ещё одна проблема - справиться с высокой температурой газов, которая достигает 1000°C. Трудно подобрать материалы, которые могут выдержать такую температуру. Однако теперь в Фомрулу-1 вернулся простой диффузор, так что вопросы отпали сами собой.

Вопрос: Влиял ли выдувной диффузор на стиль пилотажа?

Джеймс Эллисон: Очевидно, что гонщик всё время влиял на работу мотора, то давя на газ, то нет. Из-за этого сила потока выхлопных газов меняется, равно как и уровень дополнительной прижимной силы. Чаще всего этот уровень меняется прямо на апексе поворота, где пилот начинает давить на газ. Это означает, что пилотам нужно искать другие траектории и немного по-другому использовать педаль, чтобы максимально использовать днище.

ru.motorsport.com

Волшебные диффузоры

Для начала давайте определимся с тем, что такое диффузор, и зачем он нужен. Физический энциклопедический словарь подсказывает, что «в гидроаэромеханике, диффузор – это участок проточного канала (трубопровода), в котором происходит торможение потока жидкости или газа». В нашем случае это конструкция в задней части днища болида, там, где расширяется и замедляется быстрый поток, проходящий под плоским днищем автомобиля. Его основная функция – оптимизировать этот поток таким образом, чтобы увеличить его скорость под днищем, создавая тем самым прижимную силу, и уменьшить аэродинамическое сопротивление автомобиля.

В предыдущей версии технического регламента около 40 процентов общей прижимной силы болида создавалось именно диффузором, остальное приходилось на передние/задние антикрылья. Изменения, которые произошли за зиму, были направлены на общее уменьшение прижимной силы, и то, как это отразилось на оперении болидов, естественно, заметили все болельщики. С диффузорами гораздо сложнее – тут уже не обойтись без вооруженного взгляда, прицельного фото, и вообще, если бы не скандал, вряд ли мы бы обсуждали, как должен выглядеть данный девайс по задумке Рабочей группы по обгонам.

Проще всего проследить изменения на рисунке, позаимствованном на F1Technical. Слева – прошлый год, когда диффузор состоял из двух элементов – высокого центрального канала, и «гребенки» из более мелких канальчиков, которая заканчивалась на уровне задней оси. Справа – нынешний вариант, представляющий простецкую гребенку, которая была отодвинута от оси на 350 мм, имеет ширину 1 метр и высоту 175 мм. Именно таким представляется протестующим командам «идеальный» диффузор, и именно так они его воплотили в жизнь…

Кажется, все предельно ясно: есть параметры, все команды должны им следовать, те, кто не укладывается в рамки, – нарушает правила. Присматриваемся к волшебным диффузорам «Брауна», «Тойоты» и «Уильямса» и видим, что здесь даже не потребуются точные измерительные приборы ФИА – гораздо более сложные, нежели у соперников, конструкции заметно нарушают предписанную высоту.

Однако, все не так просто, и чтобы понять, в чем тут дело, нужно хорошенько разобраться в техническом регламенте, который описывает детали кузова болида, не называя их привычными нам именами, а пользуясь своей терминологией. Например, наши диффузоры, в прочтении «правильных» команд, подпадают под определение элементов, обращенных к земле, пункт 3.12. В частности, ставшего уже знаменитым пункта 3.12.7: «Детали кузова, видимые снизу машины и находящиеся между задней осью и отстоящей от нее на 350 мм линией, не могут быть выше, чем 175 мм над плоскостью отсчета».

Но это лишь одно правило, вырванное из контекста. На самом же деле, если рассмотреть в комплексе все, что написано в регламенте про заднюю часть болида, как это сделали коллеги с F1Technical, получится картинка, в которой вы, хоть и с применением доли воображения, но все же углядите хвост современного автомобиля «Формулы-1».

И вот тут-то начинают вылазить «серые» области. Например, уже в самом пункте 3.12.7 есть лазейка – элементы, видимые снизу. То есть если над основным диффузором размещена еще одна конструкция (они ведь уже получили наименование двухпалубных), которая выше предписанных 175 мм, но при проекции на горизонтальную плоскость не видна, значит, все в шоколаде.

Берем «Уильямс» или «Браун». Их решение как раз удовлетворяет приведенному выше условию, но, естественно, подпадает под другие ограничения, а конкретнее, под пункт 3.5, посвященный ширине деталей кузова позади задней оси. Именно этот пункт в первой его части предписывает всему, что находится под отметкой 200 мм над плоскостью отсчета, быть не шире 1 метра (диффузор), а всему, что выше этих самых 200 мм – не шире 750 мм (это заднее антикрыло).

Дырку замечаете? В 3.12.5 фигурирует цифра 175, в а 3.5 – 200, то есть целых 25 миллиметров по высоте остались неприкрытыми. Значит, если там расположить нечто, невидимое при взгляде снизу, то можно увеличить площадь вертикального сечения выходящего из-под днища потока примерно на 14 процентов, что повлечет за собой и увеличение прижимной силы…

Казалось бы, если все так просто, почему другие команды не использовали эти самые 25 миллиметров? Да вот, они как раз говорят, что все заметили, свои варианты выслали техническому делегату ФИА еще в марте 2008 года. И получили отказ. Разумеется, что они там нарисовали, нам неизвестно, просто после всех упрощенных рассуждений показалось, что в дизайне нет ничего сверхъестественного, и возникли подозрения в некоторой выборочности разосланных одобрений. И здесь, чтобы разобраться во всех нюансах, уже недостаточно посмотреть на видимые внешние части диффузора и поиграться с размерами. Например, у замечательного правила 3.12.7 есть продолжение, в котором говорится, что все поверхности, обладающие боковыми и продольными вертикальными плоскостями, должны в пересечении формировать одну непрерывную линию, видимую снизу болида. Вы что-нибудь поняли? Я – нет, но рискну предположить, что именно из-за этой непрерывной линии и произошел весь сыр-бор в признании каких-то конструкций легальными, а каких-то – нет.

Теперь обратимся к «Тойоте», которая вообще создала диффузор, чем-то смахивающий на прошлогоднюю версию с выступающим центральным каналом. Область, в которую японская команда вписала свой диффузор, формируется пунктами 3.10.4 и 3.10.5, предназначеными для размещения заднего элемента безопасности (на рисунке c F1technical я эту область разметила красными крестами). Эта выступающая центральная секция может быть шириной всего 150 мм, такой же глубины, но по высоте может доходить до 400 мм, и там, под фонарем, ей даже разрешено выступать вообще так далеко, насколько хватит фантазии дизайнера…

Итого, речи о разночтении технического регламента, на мой взгляд, здесь не идет. Скорее, это неудачное описание предъявляемых требований, позволившее трем командам найти лучшее решение. «Браун», «Уильямс» и «Тойота» – молодцы и получили вполне заслуженное вознаграждение за свои гениальные идеи. Остальным конюшням, в том случае, если Апелляционный суд не постановит придать правилам более строгий вид, предстоит серьезно потрудиться над задней частью болида. «Ред Булл» уже провозгласил, что для внедрения волшебного диффузора им придется переработать полмашины, а решение «Тойоты», на мой взгляд, вообще в этом году не скопируется – слишком фундаментальные параметры конструкции оно затрагивает.

По материалам Autosport и F1Technical.

www.sports.ru

Диффузор (гидроаэродинамика) - это... Что такое Диффузор (гидроаэродинамика)?

Диффузор (в гидроаэродинамике) — часть канала (трубы), в которой происходят замедление (расширение) потока. При этом перепад статических давлений на диффузоре может быть меньше, чем на участке прямой трубы исходного сечения (см. Формула Дарси — Вейсбаха), т. е. его коэффициент местного сопротивления бывает отрицателен; однако при росте длины при постоянном угле раскрытия и при увеличении угла раскрытия диффузора может произойти отрыв потока от стенок (вблизи них образуются вихри), при этом коэффициент сопротивления диффузора очень сильно возрастает[1].

Существует конструкция, обратная диффузору, называемая конфузор — часть канала, в которой происходит соединение и плавный переход большего сечения в меньшее. Движение воздуха в конфузоре характеризуется тем, что динамическое давление в нём в направлении движения потока увеличивается, а статическое — уменьшается. Увеличивается скорость течения жидкости или газа.

Область применения диффузоров

Диффузор применяется в устройствах, в которых осуществляется перемещение жидкостей и газов (водопроводах, воздуховодах, газопроводах, нефтепроводах, аэродинамических трубах, реактивных двигателях и др.). В электроакустике часть механической колебательной системы громкоговорителя, предназначенной для возбуждения звуковых волн в окружающем воздухе.

Конструкция диффузоров

  • Акустический диффузор обычно изготовляется из специальных сортов бумаги и гибко крепится к металлическому корпусу громкоговорителя.
  • Диффузор в фототехнике приспособление для получения фотографического изображения мягкого рисунка. Представляет собой: а) плоскопараллельную стеклянную пластинку с квадратной сеткой или концентрическими кругами, нанесёнными алмазом на расстоянии 2—3 мм; б) узкие полоски стекла шириной 0,1 диаметра объектива и толщиной 0,8—1 мм. Полоски и пластинки укрепляются в оправу, которая надевается на объектив фотоаппарата или фотографического увеличителя после наводки на резкость.
  • Диффузор в производстве глинозёма аппарат для проточного выщелачивания дроблёного бокситового спека. Обычно 12—14 таких аппаратов соединяются последовательно, образуя батарею. Особенность проточного выщелачивания в Д. состоит в том, что спек в них остаётся всё время неподвижным на решётчатом днище, а раствор последовательно в каждом Д. просачивается через толщу спека. Омывая каждую отдельную частицу, а также проникая по порам внутрь её, раствор выщелачивает растворимые составляющие. В один конец батареи подаётся горячая вода, из др. сливается концентрированный раствор алюмината натрия. Все Д. соединены трубопроводами; с помощью кранов можно отключить любой из них, не нарушая работы остальных. Д. с выщелоченным спеком периодически отключают, а в др. конце батареи вместо него включают Д. со свежим спеком. Обычно в батарее из 14 Д. 12 находятся в работе, 1 под загрузкой и 1 под разгрузкой.
  • Диффузор в пищевой промышленности
  • Диффузор в вентиляции
Гидравлический диффузор:  — поток жидкости в узком сечении трубы;  — поток жидкости в расширенной части трубы. Скорость жидкости в расширенной части меньше скорости в узкой части трубы
  • Диффузор в автомобильной промышленности принято считать часть или элемент обвеса (см. диффузор (автомобиль)).
  • Диффузор в кинетическом двигателе

Конфузор

При круглых воздуховодах конфузор имеет вид усечённого конуса, при квадратных — усечённой пирамиды. Наиболее часто конфузор используют для подсоединения воздуховода к всасывающей стороне вентилятора радиального, что позволяет уменьшить коэффициент местного сопротивления ζ (коэффициент Дарси) (вследствие более плавного сужения воздушного потока и предотвращения отрыва пограничного слоя и образования вихрей), а следовательно, уменьшить потери давления, развиваемого вентилятором.

Гидравлический конфузор:  — поток жидкости в широком сечении трубы;  — поток жидкости в узком сечении трубы

Коэффициент местного сопротивления конфузора (коэффициент Дарси)

,

где  — степень сужения;  — коэффициент потерь на трение по длине при турбулетном режиме.

Гидравлическое сопротивление конфузора всегда меньше гидравлического сопротивления диффузора такого же размера.

Течения в диффузоре и конфузоре

В конфузоре с небольшим углом раскрытия повышенного вихреобразования обычно не возникает, жидкость меняет направление плавно, и потери давления в основном связаны с ростом скорости. При росте угла раскрытия конфузор превращается в внезапное сужение, образуются застойные зоны с вихрями.

В диффузоре возможен отрыв потока, при этом возникают обширные вихревые зоны у краёв, и энергии теряется достаточно много (почти как при внезапном расширении). Однако, если угол очень маленький и отрыва потока на длине диффузора возникнуть не успевает, его коэффициент сопротивления может стать и отрицательным, как в трубке Вентури. В специально профилированном диффузоре безотрывное течение можно поддерживать более эффективно.

Литература

См. также

Примечания

  1. ↑ Идельчик И. Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям / Под ред. М. О. Штейнберга. — 3-е изд., перераб. и доп.�. — М.: Машиностроение, 1992. — С. 184. — ISBN 5-217-00393-6

  • Определение «Диффузор» в БСЭ
  • Определение «Конфузор»

dic.academic.ru


Смотрите также