В поисках идеальной формы: как создавался дизайн юнимобиля
Аэродинамика — один из важных факторов, влияющих на расход энергии. Белорусские ученые, работая над формой подвижного состава для комплекса uST — юнимобилей, смогли значительно снизить сопротивление воздуха. Как это было достигнуто, читайте в нашем материале.
Модель для расчетов
Расчет оптимальной аэродинамической формы проводился при помощи модели газовой динамики, основанной на уравнении Рейнольдса (RANS-подход). Определяемые функции — скорость омывания воздушными потоками поверхности юнимобиля и давление на нее, изотермичность и несжимаемость (постоянство температуры и плотности) воздушного потока как среды, обтекающей транспорт.
Для решения уравнения применялась противопоточная схема дискретизации второго порядка с использованием процедуры уточнения «давление — скорость» в рамках алгоритма SIMPLE Патанкара — Сполдинга.
Параметры расчетной области выбирались с учетом геометрических размеров 3D-модели формы. При моделировании подразумевалось движение транспорта с постоянной скоростью.
Ход эксперимента
Для проведения расчетов были подготовлены несколько 3D-моделей. Их оценка выполнялась с помощью сравнительного анализа аэродинамических характеристик с дальнейшим изменением и перерасчетом дорабатываемой модели.
Сравнивались:
• поле распределения давления;
• сила лобового сопротивления Fx;
• коэффициент сопротивления формы Cx;
• наличие турбулизированных потоков.
Шаг 1
Первая пара сравниваемых моделей (№ 1 и 2) определяла исходные характеристики и показывала влияние хвостового S-образного обтекателя: в первой модели была применена комбинация «нос – хвост», во второй – «нос – нос».
Результат получился противоположным ожидаемому: у модели № 2, несмотря на отсутствие хвостового S-образного обтекателя, форма оказалась более аэродинамичной.
Сокращение длины хвостового обтекателя у модели № 1 с увеличением прямолинейного участка салона привело к уменьшению переходного радиуса и срыву потока с ухудшением аэродинамических характеристик по сравнению с моделью № 2.
Шаг 2
Полученный результат учли, и в следующих моделях для улучшения коэффициента сопротивления был увеличен переходной радиус в хвостовом обтекателе и проведено сравнение влияния открытых и закрытых колес. В модели № 3 колеса полностью закрыты обтекателями, в модели № 4 колеса выступают за их пределы.
Расчеты показали значительное (на 26 %) ухудшение коэффициента аэродинамического сопротивления при открытых колесах.
Шаг 3
В моделях № 5 и 6 на основе результатов предыдущих расчетов для улучшения аэродинамики был изменен переход переднего и заднего обтекателей к днищу. Также с помощью данных моделей ученые повторно сравнили влияние хвостового S-образного обтекателя.
Расчет показал положительное влияние плавного перехода от носового и хвостового обтекателей к днищу. Это практически исключило зоны низкого давления, вызывающие срыв потоков с турбулизацией воздуха и положительно сказалось на аэродинамических характеристиках .
Шаг 4
Модель № 7 походила на № 5, повернутую на 180°, а в модели № 8 была применена комбинация «хвост – хвост».
Проведенный анализ показал, что модели № 7 и 5 могут двигаться вперед и назад с одинаковыми аэродинамическими характеристиками на скоростях V = 41,7 м/с, а модель № 8 демонстрирует незначительное улучшение аэродинамических характеристик – на 0,25 %. В свою очередь, модель № 5 за счет закругленного переднего обтекателя обладает лучшими аэродинамическими характеристиками.
Плоский лопатообразный нос модели № 8, работающий как парус, ухудшает обтекание набегающими потоками воздуха и увеличивает силу воздействия ветровых нагрузок на путевую структуру.
Результаты
Исследования показали важность и влияние геометрии переходных участков корпуса, обязательность применения колесных обтекателей и преимущества S-образного хвостовика.
Выработанная по итогам исследования оптимизация конструкции позволила на 16,9 % снизить силу и коэффициент аэродинамического сопротивления новых конфигураций юнимобилей. В частности, с использованием результатов исследования был создан тропический юникар U4-431.
Telegram 
Дзен 
VK Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
Мы много знаем о том, как цивилизации до нас строили дома и дороги, но с объектами материальной культуры дела обстоят сложнее. Ремесленные техники часто хранились в строгом секрете и могли быть случайно утрачены при неудачном стечении обстоятельств. Так случилось с ювелирной техникой цзинь чжэ сы.
Японские исследователи выловили у берегов Окинавы пластиковую бутылку с узким горлышком, внутри которой сидел большой живой краб. В итоге ученые смогли найти ответы на несколько возникших в связи с этой находкой вопросов: как краб попал в бутылку, сколько там находился и как ему удалось выжить?
Ученые Южного федерального университета исследовали новую светочувствительную молекулу и обнаружили, что она ведет себя совсем не так, как ожидалось. Благодаря необычным свойствам она может стать основой для создания умных материалов, сенсоров и лекарств, которые будут активироваться светом именно там, где нужно, например, для борьбы с опасными бактериями.
Анализ более 150 тысяч древних звезд Млечного Пути показал, что возраст космоса, судя по всему, близок к 13,8 миллиарда лет. Авторы нового исследования заключили, что сценарии, в которых Вселенную приходится делать заметно «моложе» ради решения хаббловского кризиса, плохо согласуются с наблюдениями. Это важно, поскольку возраст старейших светил — один из немногих независимых способов проверить космологические модели не по данным ранней Вселенной, а по объектам нашей собственной Галактики.
В вакууме космоса два металлических предмета, прижатые друг к другу, могут спонтанно свариться без какого-либо нагрева. Из-за отсутствия кислорода на поверхностях деталей разрушается защитный слой, в результате чего свободные электроны начинают мгновенно перемещаться между ними и соединяют два элемента в один монолит.
Хотя длительность помех не превышала десяти секунд, это первый известный случай такого рода. Обычно спутникам не хватает мощности для создания радиосигналов той силы, что нужна для подобных помех.
Вселенная может оказаться «замкнутой» глобальной структурой, где свет от далеких галактик способен возвращаться к наблюдателю с разных направлений. Именно такой сценарий не удалось исключить авторам нового масштабного обзора. Проверить его предсказания астрономы смогут уже в ближайшие годы.
Ученые впервые на молекулярном уровне доказали, что обычная вода одновременно состоит из двух разных жидких состояний — более плотного и менее плотного, которые непрерывно сменяют друг друга. Раз молекулярная «двойственность» действительно существует, это подтверждает спорную 30-летнюю гипотезу. Новое открытие поможет, наконец, объяснить десятки «странных» физических аномалий воды, включая ее расширение при замерзании и парадоксальное изменение вязкости под давлением.
Вы попытались написать запрещенную фразу или вас забанили за частые нарушения.
Понятно
Что-то в вашем комментарии показалось подозрительным, поэтому перед публикацией он пройдет модерацию.
Понятно
Из-за нарушений правил сайта на ваш аккаунт были наложены ограничения. Если это ошибка, напишите нам.
Понятно
Наши фильтры обнаружили в ваших действиях признаки накрутки. Отдохните немного и вернитесь к нам позже.
Понятно
Мы скоро изучим заявку и свяжемся с Вами по указанной почте в случае положительного исхода. Спасибо за интерес к проекту.
Понятно