Mục lục
Khi ô tô di chuyển trên đường, xe sẽ chịu tác động của các lực bên ngoài. Những lực này gây khó khăn khi vận hành và tiêu hao nhiên liệu. Nắm bắt được vấn đề này, các nhà sản xuất xe đã chú trọng vào khái niệm khí động học của xe ô tô để đưa ra những thiết kế tốt nhất nhằm tối ưu hóa khả năng tiết kiệm nhiên liệu.
Vậy khí động học của xe ô tô được hiểu như thế nào? Và khí động học có ảnh hưởng gì đến xe ô tô? Hãy để Chợ Tốt Xe tìm hiểu bài viết dưới đây.
Khí động học của xe ô tô là gì?
Trước hết chúng ta cần hiểu rõ về khái niệm khí động học là gì?
Nói một cách dễ hiểu nhất khí động học (Aerodynamic) là cách mà không khí di chuyển xung quanh một vật thể nào đó. Lúc này, các phân tử hoặc luồng khí tác động trực tiếp lên vật thể đồng thời tạo ra ma sát giữa các phân tử trong không khí với vật thể.
Ngoài ra, khí động học còn giúp tính toán về tính chất khác nhau của các dòng chảy khí như mật độ, áp suất và vận tốc.
Với xe ô tô, khí động học được xác định bởi hệ số cản (Cd). Đây là hệ số thể hiện lực cản của không khí khi xe đang di chuyển tác động lên vỏ xe.
Thông thường, đối với những vật thể có hình dáng giọt nước hệ số cản nhỏ nhất sẽ là 0.05. Đối với những chiếc xe hiện đại, hệ số cản có giá trị khoảng 0.3.
Nhìn chung, hệ số cản sẽ phụ thuộc vào hình dạng của khí động, độ bóng của bề mặt và các góc cạnh của ô tô.
Phân loại vấn đề của khí động học của xe ô tô
Khí động lực học là môn khoa học nghiên cứu về dòng chảy của các chất khí. Vậy khí động học bao gồm những vấn đề gì? Cùng tìm hiểu những loại khí động lực học bên dưới.
Phân loại theo môi trường dòng chảy
Dựa vào môi trường dòng chảy, khí động học của xe ô tô được chia thành 2 loại:
- Khí động học ngoại biên: là những nghiên cứu dòng chảy xoay quanh vật rắn. Môn này có các ứng dụng như tính toán lực nâng lên cánh máy bay, lực hãm tạo nên ở mũi tên lửa.
- Khí động học nội biên: tập trung nghiên cứu về các dòng khí qua các động cơ phản lực hay qua các ống của máy điều hòa.
Phân loại theo tỉ số vận tốc của dòng chảy so với vận tốc âm thanh
Đối với khí động học dựa vào tỉ số vận tốc của dòng chảy so với vận tốc âm thanh thì được chia làm 3 loại:
- Khí động học được xem là dưới âm tốc, nếu các vận tốc đều nhỏ hơn vận tốc âm thanh.
- Khí động học là siêu thanh, nếu vận tốc lớn hơn vận tốc âm thanh.
- Cực siêu thanh, nếu vận tốc lớn hơn vận tốc âm thanh nhiều lần.
Phân loại theo tác dụng của độ nhớt dòng khí
Thực tế trong vài trường hợp, ảnh hưởng của độ nhớt được xem là không đáng kể, và dòng chảy khí được xem là không có độ nhớt.
Khí động học của xe ô tô & Mức độ ảnh hưởng
Theo các chuyên gia nghiên cứu, khí động học của xe ô tô được chia thành 3 sự ảnh hưởng như sau:
Lực nâng (Lift force)
Theo lý thuyết của động lực học, khi xe vận hành, thì luồng khí di chuyển trên mui xe di chuyển quãng đường dài hơn so với luồng khí dưới gầm xe.
Theo đó, vận tốc khác nhau của các luồng khí sẽ tạo ra sự chênh lệch về áp suất, tạo thành lực nâng có phương vuông góc với mặt đường. Lúc này, lực nâng sẽ làm giảm độ bám của lốp xe với mặt đường.
Ngoài ra, khi ở tốc độ cao, nếu lực nâng tập trung chủ yếu vào phía sau xe thì sẽ khiến bánh xe bị trượt, dễ gây ra tai nạn.
Hiện nay, có nhiều dòng xe chú trọng đến khí động lực học. Cho nên, loại lực nâng này bị triệt tiêu sau đó trở thành lực nén, làm tăng độ bám đường, đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông.
Lực cản (Drag force)
Đây được xem là lực cản không khí tác động lên ô tô khi di chuyển. Lực cản có phương song song với bề mặt di chuyển của xe và tỉ lệ thuận với vận tốc xe. Nếu xe di chuyển với tốc độ càng nhanh thì lực cản càng lớn.
Lực hông (Side force)
Loại lực này được sinh ra do các dòng khí tác dụng vào bên hông của xe. Nó thường có lực nhỏ nhất.
Cách cải thiện khí động học của xe ô tô
Nhằm cải thiện được tính năng khí động học của xe ô tô, làm giảm hệ số cản Cd, và làm giảm bớt các lực cản chuyển động, các hãng xe thường dùng những biện pháp dưới đây:
Thiết kế cánh gió đuôi xe
Đối với những chiếc xe hơi, đặc biệt là xe đuôi, nhà sản xuất thường thiết kế một chiếc cánh gió ở phía sau đuôi xe.
Đây là bộ phận giúp cho phần lớn luồng không khí ở mui xe thoát về phía sau mà không quay trở lại, từ đó giảm thiểu được lực nâng đồng thời làm gia tăng lực nén.
Thiết kế cánh chia gió ở phía trước
Cánh chia gió hay còn gọi là cánh gầm xe, được đặt dưới cản trước và có tác dụng làm biến đổi luồng gió dưới gầm xe giảm bớt lực nâng khi xe di chuyển.
Để phát huy tối đa hiệu quả của bộ phận này, các nhà thiết kế thường gắn cánh gầm và cánh cản ngang rất thấp đặc biệt là đối với các loại xe đua.
Thiết kế lỗ thông khí
Tác dụng của lỗ thông khí chính là làm cho luồng không khí tiếp cận với xe được hướng đi qua 2 bên cạnh của xe. Điều này còn giúp làm giảm cả lực cản khí động học của xe ô tô.
Thiết kế gầm xe trơn, nhẵn
Những chiếc xe có khí động lực học thường sẽ được thiết kế gầm xe trơn. Điều này làm giảm bớt các lực cản do hệ thống truyền động như hộp số, trục các đăng, bộ vi sai,… gây ra.
Không những vậy, nó còn giúp làm tăng vận tốc không khí nằm dưới gầm xe, từ đó làm giảm lực nâng.
Hiệu ứng từ mặt đường với lốp xe
Vào những năm 70, Colin Chapman đã tạo ra phương pháp mới để tạo ra lực đẩy của chiếc xe xuống mặt đường (down force) mà không ảnh hưởng đến lực cản. Đó là hiệu ứng mặt đường.
Ông đã tiến hành tạo một đường dẫn không khí ở dưới đáy của chiếc xe đua. Đường dẫn này khá hẹp ở phía trước và mở rộng dần về phía sau xe.
Thêm vào đó, do gầm xe được thiết kế sát với mặt đường, cùng với sự kết hợp giữa đường dẫn không khí và mặt đường đã tạo thành một đường hầm dường như đóng kín.
Từ đó, khi xe di chuyển, không khí vào đường hầm từ phía mũi rồi thoát thẳng ra phía sau làm cho áp suất không khí giảm dần về phía đuôi xe và phát sinh lực nén.
Kết luận
Qua bài viết, Chợ Tốt Xe hy vọng bạn có thể nắm được đầy đủ thông tin về khí động lực học của xe ô tô.
Có thể nói, khí động lực học là một yếu tố quan trọng trong công nghiệp sản xuất xe ô tô đặc biệt là xe đua. Hiện nay, có rất nhiều loại xe, dòng xe được thiết kế dựa vào khái niệm khí động lực học này.
Ngoài ra, nếu bạn đang có nhu cầu mua bán xe ô tô, hãy truy cập Chợ Tốt Xe để biết thêm thông tin nhé!
Đến với Chợ Tốt Xe, bạn sẽ không phải lo lắng về mẫu mã, chất lượng, cũng như giá cả xe. Chợ Tốt Xe đảm bảo mang đến sự hài lòng tuyệt đối cho khách hàng khi mua sắm tại đây.
Hi vọng bạn sẽ tìm được cho mình một chiếc xe ưng ý!
Bình luận