موزع الهواء (للسيارات)

أعلى: منظر جانبي؛ تشير الدوائر الحمراء إلى حاجز الهواء الأمامي/الفاصل والمشتت الخلفي. أسفل: الخلف.

المشتت الهوائي في السيارة هو جزء مصمم خصيصًا في الجزء الخلفي منها، يُحسّن خصائصها الديناميكية الهوائية من خلال تعزيز الانتقال بين تدفق الهواء عالي السرعة أسفل السيارة وتدفق الهواء الحر الأبطأ بكثير في الغلاف الجوي المحيط . يعمل المشتت الهوائي على توفير مساحة لتدفق الهواء أسفل السيارة ليُبطئ ويتمدد (حجميًا، بافتراض ثبات الكثافة عند سرعات السيارات) بحيث لا يتسبب في انفصال مفرط للتدفق ومقاومة هواء عالية ، وذلك من خلال توفير درجة من " ملء منطقة الاضطراب " أو، بتعبير أدق، استعادة الضغط . يُسرّع المشتت الهوائي نفسه التدفق أمامه، مما يُساعد على توليد قوة ضاغطة . ويتحقق ذلك من خلال إحداث تغيير في سرعة الهواء المتدفق أسفل المشتت الهوائي بإعطائه زاوية ميل، مما يُولّد بدوره تغييرًا في الضغط، وبالتالي يزيد من القوة الضاغطة .

ملخص

عند استخدام المشتت الهوائي، يتدفق الهواء من مقدمة السيارة إلى أسفلها، فيتسارع ويقل ضغطه . وتوجد ذروة سحب عند نقطة التقاء القاعدة المسطحة بالمشتت. هذه النقطة، التي تُسمى عنق المشتت، هي المكان الذي يكون فيه الضغط عادةً في أدنى مستوياته. ثم يُخفف المشتت من سرعة الهواء العالية ليعود إلى سرعته الطبيعية، كما يُساعد في ملء المنطقة خلف السيارة، مما يجعل أسفل السيارة أكثر كفاءة في توليد قوة ضغط سفلية عن طريق تقليل مقاومة الهواء . كما يُعطي المشتت زخمًا صاعدًا للهواء، مما يزيد من قوة الضغط السفلية.

قد تتلقى الحافة الخلفية أو الأمامية للمشتت نتوءًا صغيرًا دقيقًا أو بروزًا أو جناحًا لتحسين أدائه.

عملية (المشتت الخلفي)

ناشر هواء في سيارة BMW G82 M4. يتم إنتاج معظم ناشرات الهواء للسيارات الرياضية، لذا فهي مصنوعة من ألياف الكربون الجافة خفيفة الوزن باستخدام عملية حرارية عالية الضغط.

يُوضع المشتت الخلفي عادةً في الجزء الخلفي من هيكل السيارة السفلي. ويعمل هذا المشتت على تسريع تدفق الهواء أسفل السيارة. عند مخرج المشتت، يكون ضغط وسرعة تدفق الهواء مساويين لضغط وسرعة الهواء المحيط. ولأن تصميمه الهندسي يُوسّع المنطقة الخلفية، فإن مساحة المخرج أكبر بكثير من مساحة المدخل، وبالتالي، وفقًا لمبدأ حفظ الكتلة ، يكون تدفق الهواء أسرع بكثير عند مدخل المشتت، ومن ثم أسفل هيكل السيارة بالكامل. وينتج عن زيادة سرعة التدفق انخفاض في الضغط وفقًا لمبدأ برنولي . [ 1 ] وبما أن الضغط أسفل السيارة أقل منه على جانبيها وأعلاها، فإنه يُنتج قوة ضاغطة إذا تم تركيبه بشكل صحيح.

توجد أيضًا مشتتات هواء أمامية (خاصةً في سيارات لومان النموذجية أو ما شابهها)؛ إلا أنها تولد قوة ضاغطة ناتجة فقط عن تبادل الزخم مع الهواء، لعدم وجود ما يدفعها أمامها. قد يؤدي تصميم مشتت هواء أمامي رديء إلى تكوين منطقة ضغط منخفض باتجاه مقدمة السيارة، مما يبطئ الهواء خلفها ويقلل من فعالية باقي أجزاء الهيكل السفلي. عادةً ما توجه مشتتات الهواء الأمامية الهواء بعيدًا عن السيارة حتى لا يؤثر على باقي أجزاء الهيكل السفلي. ويمكن تهوية الهواء عبر قناة أو طرده بالقرب من العجلات الأمامية.

يُساعد حقن غازات العادم في المشتت الخلفي على سحب الهواء من أسفل السيارة. تُنشّط هذه الغازات طبقة الهواء المحيطة ، مما يُساهم في رفع ضغط تيار الهواء السريع ذي الضغط المنخفض إلى الضغط الجوي المحيط عند مخرج المشتت. يُساعد هذا الهواء السريع على إخلاء المشتت بسرعة أكبر، مما يُساهم في خفض الضغط أسفل هيكل السيارة. مع ذلك، يجعل هذا المشتت حساسًا لسرعة المحرك. فعندما يرفع السائق قدمه عن دواسة الوقود ، يقل تدفق العادم بشكل كبير، مما يُقلل من فعالية المشتت ويُضعف قوة الجر السفلية للسيارة، وبالتالي يؤثر سلبًا على ثباتها.

فاصل ومشتت هواء خلفي في سيارة BMW M4. [ 2 ]

يتفاعل هيكل السيارة أيضًا مع تدفق الهواء عبر المشتت. فبالإضافة إلى توليد قوة ضاغطة، يسعى الجناح الأمامي ومقدمة السيارة إلى الحفاظ على تدفق الهواء النظيف حولها، والأهم من ذلك، أسفلها. [ 3 ] يمنع الهواء النظيف أسفل السيارة انفصال تدفق الهواء في المشتت، مما قد يؤثر سلبًا على أدائها. كما يؤثر الجناح الخلفي على المشتت. فعندما يكون الجناح منخفضًا وقريبًا من المشتت، يساعد الضغط المنخفض أسفله على سحب الهواء عبر المشتت. وقد استخدمت سيارات مثل تويوتا إيجل مارك 3 وجاكوار XJR-14 أجنحة ثنائية الطبقات لتعزيز هذا التأثير. تم تركيب أحد جانبي الجناح عاليًا ليصطدم بالهواء النظيف نسبيًا، بينما تم تركيب الجانب الآخر بشكل شبه متساوٍ مع هيكل السيارة خلف الشاسيه. ويُستخدم هذا الجانب لدفع المشتت، مما يخلق منطقة الضغط المنخفض التي تساعد على تحريك الهواء من أسفل السيارة. بحسب هيرو فوجيموري، مهندس الديناميكا الهوائية لمشروع تويوتا إيجل مارك 3 ، فإن هذا الجناح ثنائي السطح يُنتج قوة ضغط سفلية أكبر بنسبة 18% عند نفس مستوى السحب مقارنةً بالجناح العادي. [ 4 ] في المقابل، يمكن تحقيق مستويات مماثلة من قوة الضغط السفلية مع تقليل السحب بشكل ملحوظ باستخدام جناح "البارون الأحمر".

موزعات متعددة الطبقات

في عام 2009، شهدت بطولة الفورمولا 1 جدلاً واسعاً. كان السبب هو ما يُعرف بمشتت الهواء ذي الطبقتين، والذي قدمته في البداية فرق براون جي بي ، وويليامز إف 1 ، وتويوتا ريسينغ ، ثم اعتمدته جميع الفرق لاحقاً. استغلت هذه الفرق الثلاثة ثغرة في القوانين سمحت بزيادة حجم مشتت الهواء. تنص القوانين على أن يبدأ مشتت الهواء من نقطة محاذية لخط منتصف العجلات الخلفية. سمحت هذه الثغرة بوجود فتحات في الجزء السفلي من السيارة، عمودية على مستوى الإسناد (لا تظهر كفتحة عند النظر إليها من الأعلى مباشرة)، تُغذي قناة مشتت الهواء الموجودة فوق المشتت الرئيسي. أدى ذلك إلى زيادة كبيرة في قوة الضغط السفلية المتاحة، ما يُعادل نصف ثانية تقريباً لكل لفة، وفقاً لمايك جاسكوين . [ 5 ] قررت الفرق السماح باستخدام مشتتات الهواء ذات الطبقتين مرة أخرى في عام 2010. مع ذلك، قررت المجموعة الفنية العاملة في الفورمولا 1 حظر مشتتات الهواء متعددة الطبقات في عام 2011. [ 6 ]

فواصل

تستخدم سيارة بورش RS سبايدر إيفو فاصلًا أماميًا مدمجًا مع أجنحة أمامية

بما أن مقدمة السيارة تُبطئ تدفق الهواء بدون مُشتت هواء، فإن هذا الموقع يُعد مثاليًا لمدخل الهواء. يُستخدم مُشتت الهواء عادةً هنا، حيث يعمل على زيادة قوة الضغط السفلية في مقدمة السيارة. يتم إبطاء تدفق الهواء فوق مُشتت الهواء بواسطة حاجز هوائي ، مما يُؤدي إلى منطقة ضغط عالٍ. أسفل مُشتت الهواء، يُعاد توجيه الهواء بعيدًا عن منطقة الركود ويتسارع، مما يُؤدي إلى انخفاض الضغط. هذا، بالإضافة إلى الضغط العالي فوق مُشتت الهواء، يُولد قوة ضغط سفلية. كلما زادت مساحة مُشتت الهواء، زادت قوة الضغط السفلية المُولدة. في معظم سيارات السباق ذات العجلات المغلقة، يندمج الجانب السفلي لمُشتت الهواء بسلاسة مع الغطاء السفلي ، مما يُشكل سطحًا مستويًا كبيرًا يتم تحريكه بواسطة مُشتت الهواء الخلفي. تستخدم بعض سيارات السباق، مثل تويوتا جي تي-ون ، مُشتت هواء إضافي خلف مُشتت الهواء مباشرةً للمساعدة في توليد المزيد من قوة الضغط السفلية. [ 7 ] يتم طرد الهواء الذي يتم استخراجه بواسطة هذا الموزع من خلال فتحات التهوية الموجودة في الجوانب أو فوق السيارة حول قمرة القيادة.

أمثلة على الموزعات والمقسمات

انظر أيضاً

مراجع

  1. كاتز، جوزيف (1995). ديناميكا الهواء لسيارات السباق  : التصميم من أجل السرعة . كامبريدج، ماساتشوستس، الولايات المتحدة الأمريكية: آر. بنتلي. ISBN 0-8376-0142-8. OCLC 32856137 . 
  2. "EzCarbon - EzCarbonfiber" . EzCarbon . مؤرشف من الأصل بتاريخ 2022-04-09 . تم الاسترجاع بتاريخ 2022-04-09 .
  3. "شل موتورسبورتس: ملامح الجناح الأمامي" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 26-02-2010 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 01-02-2010 .
  4. "ركن مولسان: دبليو إف أو؛ وارد، فوجيموري، وآخرون" . www.mulsannescorner.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 7 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2010 .
  5. "الخلاف الذي أدى إلى انقسام الفورمولا 1" . 17 أبريل 2009. مؤرشف من الأصل في 21 أبريل 2009. تم الاطلاع عليه في 1 فبراير 2010 عبر news.bbc.co.uk.
  6. "ITV F1: حظر استخدام المشتتات المزدوجة لعام 2011" . مؤرشف من الأصل بتاريخ 27 يناير 2010. تم الاطلاع عليه بتاريخ 1 فبراير 2010 .
  7. "ركن مولسان: تويوتا جي تي-ون 1998-1999" . www.mulsannescorner.com . مؤرشف من الأصل بتاريخ 24-06-2008 . تم الاطلاع عليه بتاريخ 08-07-2008 .
  • كاتز، جوزيف (2006)، ديناميكا الهواء لسيارات السباق: التصميم من أجل السرعة ، دار نشر بنتلي، رقم ISBN 0-8376-0142-8