Khí động học của xe ô tô – Có thể bạn chưa biết

Khi ô tô di chuyển ở tốc độ cao, nó sẽ chịu nhiều ảnh hưởng của các lực cản như: lực cản, lực ma sát, lực quán tính, và đặc biệt là lực cản của gió. Điều này khiến cho việc di chuyển trở nên khó khăn hơn. Và tiêu hao nhiều nhiên liệu hơn

Chính vì thế mà các nhà sản xuất và thiết kế ô tô đã đưa ra một khái niệm mới đó là ” Khí động học ” nó sẽ giúp chiếc xe trở nên tối ưu hơn.

Khí động học là gì ?

Khí động học là môn học khóa học nghiên cứu về dòng chảy của chất khí. Nó được nghiên cứu lần đầu tiên bởi George Cayley vào thập niên 1800. KHí động học giúp tính toán về tính chất khác nhau của các dòng chảy khí như mật độ, áp suất, vận tốc.

khi-dong-hoc-la-gi
Khí động học là gì

Khí động học được hiểu đơn giản là các luồng gió-các phân tử trong không khí. sẽ tác động lên vỏ xe khi đang di chuyển. Nó tạo nên lực ma sát và những giữa các phần tử không khí với vỏ xe. Điều này sẽ tạo nên lực cản, làm công suất xe giảm xuống. Tùy theo tốc độ và vị trí tác dụng lên xe nó có thể có những ảnh hưởng khác nhau.

>> Xem Thêm

Phân loại các vấn đề về khí động học

  1. Phân loại theo môi trường dòng chảy
  • Khí động học ngoại biên là ngành nghiên cứu của dòng chảy xung quanh vật rắn. Việc này có tác dụng tính toán lực nâng của cánh máy bay, lực hãm tạo nên ở các mũi tên lửa
  • Khí động nội biên, nghiên cứu về dòng khí qua các động cơ phản lực.
dong-chay-cua-khi-dong-hoc
Dòng chảy của khí động học
  1. Phân loại theo tỉ số vận tốc của dòng chảy so với vận tốc âm thanh
  • Nếu các vận tốc đều nhỏ hơn vận tốc âm thanh thì được xe là dưới âm tốc.
  • Lớn hơn vận tốc âm thanh thì được coi là siêu thanh.
  • Là cực siêu thanh nếu nếu các vận tốc lớn hơn vận tốc của âm thanh nhiều lần.
  1. Phân loại theo tác dụng của độ nhớt dòng khí
  • Trong một và trường hợp thì, độ nhớt không đáng kể, thì dòng chảy khí được coi là không có độ nhớt.

Khí động học với ô tô

Ô tô muốn chuyển động trên đường thì, tối thiểu phải khắc phục được các lực cản tác động lên ô tô khi di chuyển. Như lực cản của không khí, lực ma sát, lực cản tăng tốc,… Ô

Hiệu quả của khí động học của một chiếc xe được xác định bởi hệ số cản ( Cd) : Đây là hệ số thể hiện sức cản của không khí khi xe đang di chuyển tác động lên hình dạng của xe. Hệ số Cd có giá trị nhỏ nhất là 0.05 với những hình dạng có hình giọt nước. Những chiếc xe hiện đại thường có hệ số cản Cd vào khoảng 0.30.

khi-dong-hoc-tac-dung-len-o-to
Khí động học tác dụng lực lên ô tô

Hệ số cản phụ thuộc vào hình dạng của khí động, động bóng của bề mặt và các góc cạnh của ô tô. Nó ảnh hưởng đến độ an toàn, độ ồn trong quá trình di chuyển.

Ảnh hưởng của lực khí động học trên ô tô

Khi nghiên cứu sự ảnh hưởng của khí động học lên ô tô. Người ta chia ra thành 3 sự ảnh hưởng như sau:

  • Lực nâng (Lift force): Theo lý thuyết của khí động học. Khi xe chuyển động, luồng không khí phía trên mui xe phải di chuyển một quãng đường dài hơn so với luồn không khí phía dưới gầm xe. Theo nguyên lý Bernoulli thì phía trước hơn phía sau. Vận tốc khác nhau của các dòng không khí dẫn tới sự chênh lệch.Tạo nên lực nâng có phương vuông góc với bề mặt đường. Sẽ làm giảm sức bám đường của xe.
  • Lực cản (Drag force): Đây là thành phần có phương so song với bề mặt di chuyển. Là lực cản không khí. Đây được coi là thành phần chính của khí động học bởi khi di chuyển theo phương này sẽ dẫn đến vận tốc tuyệt đối giữa dòng khí và xe là lớn nhất.
  • Lực hông (Side force): Được sinh ra do các dòng khí tác dụng vào bên hông của xe,nó thường có lực nhỏ nhất.
luc-nang-tac-dong-len-xe
Lực nâng tác động lên xe

Bạn có thể tìm đọc thêm các bài viết

Phương pháp cải thiện tính năng khí động học

Có nhiều phương pháp nhằm cải tiến tính năng của khí động học. Dưới đây là một số cách mà nhà sản xuất thường áp dụng.

  • Cánh gió đuôi xe: Nhiều hãng xe thể thao và xe đua được trang bị thêm bộ phận cánh gió phía sau đuôi xe. Nhiều người cho rằng nó chỉ để trang trí. Nhưng không ai biết rằng nó là bộ phận giúp giảm đi lực nâng từ phía mặt đường. Giúp chiếc xe có thể hoạt động một cách ổn định.
trang-bi-canh-gio-xe-hoi
Trang bị cánh gió xe hơi
  • Cánh chia gió phía trước: Nhiệm vụ của bộ phận này giúp chia cánh gió phía trước và làm biến đổi luồng gió dưới gầm làm giảm bớt lực nâng của xe khi bắt đầu di chuyển.
  • Lỗ thông khí: Nhờ có lỗ thông khí mà luồng không khí tiếp cận với xe sẽ được đi qua 2 bên cạnh của xe. Nó giúp làm cản lực cản của khí động học.
Lỗ thông khí
  • Gầm xe trơn: Nhà sản xuất khi thiết kế thường để gầm xe trơn khi chiếc xe có khí động học. Với mục đích là làm giảm bớt các phần lực cản do hệ thống truyền động như vị sai, hộp số,… gây ra. Nó còn giúp tăng vận tốc khí khi đi qua gầm xe. từ đó làm giảm lực nâng.
  • Và một cách nữa là bí quyết đến từ lốp xe. Xe được thiết kế một đường hầm để giúp quá trình khí động học di chuyển nhanh hơn. Giúp xe có thể bám đường tốt hơn.

Từ đó đến nay, ngành công nghiệp chế tạo và sản xuất ô tô đã phát triển rất lớn mạnh. Hầu hết tất cả các kiểu xe hiện tại đều chú ý đến khí động học. Đặc biệt đối với xe đua thì yếu tố này càng được quan trọng hơn, nó giúp phá vỡ các giới hạn về tốc độ.

Scroll to Top