MIT wie, jak przepływają płyny
Naukowcy z MIT-u zakończyli prace nad teorią przepływu płynów. Mają oni nadzieję, że dzięki temu uda się kontrolować np. przepływ powietrza wokół pojazdów, co znakomicie zmniejszy opór i, między innymi, pozwoli na znaczne zmniejszenie zużycia paliwa.
Podobną teorię stworzył już w 1904 roku Ludwig Prandtl. Opracował on matematyczny model przepływu powietrza. ma on jednak dwie poważne wady. Pierwsza - dotyczy on tylko równomiernego przepływu, z którym mamy do czynienia np. podczas powolnej jazdy samochodem ze stałą prędkością. Po drugie - odnosi się on do wyidealizowanych warunków zachodzących w dwóch wymiarach. Od stu lat naukowcy starają się ulepszyć model Prandtla tak, by móc zastosować go do warunków, z jakimi spotykamy się na co dzień.
Większość systemów inżynieryjnych nie pracuje w stabilnych warunkach. Ciągle się one zmieniają. Samochody przyspieszają i zwalniają, podobnie jak samoloty podczas wykonywania manewrów, w czasie lądowania czy startu. Ponadto płyny poruszają się w trzech wymiarach - mówi George Haller, profesor Wydziału Inżynierii Mechanicznej.
Gdy jedziemy samochodem, płyniemy łodzią, lecimy samolotem wszelkie manewry i zmiany prędkości wywołują zawirowania powietrza, a to stwarza dodatkowy opór i zwiększa zużycie paliwa.
Profesor Haller w 2004 roku zaprezentował swoją pierwszą publikację dotyczącą matematycznych podstaw przepływu płynów w przestrzeni dwuwymiarowej w niestabilnych warunkach. W sierpniu bieżącego roku jego zespół ukończył pracę nad teorią dotyczącą przestrzeni trójwymiarowej.
Równocześnie zespół profesora Thomasa Peacocka eksperymentalnie sprawdzał teorię Hallera. Wykazano, że teoria świetnie zgadza się z praktyką.
Naukowcy twierdzą, że jest jeszcze zbyt wcześnie by mówić o konkretnych korzyściach, jakie przemysł samochodowy czy lotniczy mogą odnieść z ich prac. To dopiero czubek góry lodowej, ale wykazaliśmy, że teoria sprawdza się w praktyce - zauważa Peacock.
Komentarze (17)
mikroos, 29 września 2008, 15:37
Biorąc pod uwagę, że opór aerodynamiczny to zdecydowanie największa część sił spowalniających pojazdy, może się szykować niezła rewolucja.
patrykus, 29 września 2008, 16:02
Zauważ tylko, że aerodynamiczne oszczędne pojazdy ludzie potrafili robić i bez żadnych teorii (które z pewnością zwiększą efektywność takich pojazdów), a mimo to produkcja ogranicza się zaledwie do ułamka wszystkich pojazdów. Zwyczajnie pewnie jest to za drogie, kiedy można zrobić znacznie taniej auto o klasycznej bryle. Dlatego mam wątpliwości czy będziemy świadkami jakiejś większej rewolucji. Zresztą, komu zależy żebyśmy zużywali mniej paliwa ? I nie mówię, że badania te nie pozostawią żadnego wpływu, jednak rewolucji raczej nie będzie.
mikroos, 29 września 2008, 16:35
Jak to "ogranicza się do ułamka pojazdów"? Nie ma obecnie modelu, który nie byłby testowany pod tym względem, tym bardziej obecnie, w epoce ograniczania emisji CO2 wymaganego przez UE. Inna rzecz, że dzięki opracowaniu tej teorii możliwe będzie wykonywanie precyzyjnych symulacji bez potrzeby budowania modelu, co pozwoli na znaczne obniżenie kosztów.
Nie znam się dokładnie na konstruowaniu samochodów, ale podam Ci dobry przykład z dziedziny rowerów. Nie wiem, czy wiesz, ale jeśli przykleisz do kasku rowerzysty ołówek ustawiony pionowo, spowolnisz go o 40 sekund na godzinę. Właśnie dlatego warto robić precyzyjne badania i projektować np. minimalnie zmienione profile lamp, krawędzi natarcia itp.
Raczej producentom paliw, a nie samochodów. Gdyby tym ostatnim nie chodziło o oszczędność, nie mielibyśmy dziś milionów dolarów inwestowanych w samochody hybrydowe.
Zerivael, 29 września 2008, 16:40
Jeżeli chodzi o przemysł samochodowy raczej faktycznie nie będzie rewolucji, przynajmniej w ciągu najbliższych 10-15 lat. Jeśli już coś nastąpi to w segmencie tych superluksusowych bryk albo sportów motorowych, co potem i tak przełoży się na zwykłego Kowalskiego (ale jak wspomniałem: 10-15 lat) Co innego lotnictwo i dziedziny pokrewne. Tam na pewno nowa teoria znajdzie zastosowanie szybciej niż się wydaje. No a przynajmniej takie jest moje zdanie
patrykus, 29 września 2008, 16:55
Odniosłem wrażenie, że masz na myśli rewolucję polegającą na radykalnej zmianie bryły aut jak by to wcześniej nie było możliwe. Zmiana będzie polegała tak jak napisałeś na oszczędnościach podczas opracowywania prototypu. Jednak za rewolucję bym tego nie uważał. Ani cena ,ani oszczędności wynikające z użytkowania, nie będą aż tak rewolucyjne. Za takie uważałbym wprowadzenie zupełnie nowej ekstremalnie opływowej bryły która stawiałaby znikomy opór powietrzu. Było takie autko. wyglądało jak jeżdżąca kropla i na akumulatorze potrafiło przejechać 300kilo. Gdyby upowszechnić takie pojazdy, można by mówić o rewolucji, a tak będziemy mieli mniej wiecej to samo tyle, że projektowane w wiekszym stopniu wirtualnie. Wiem czepiam się, ale chyba użyłeś za mocnego słowa
mikroos, 29 września 2008, 17:30
Myślę, że na to nie ma co liczyć przede wszystkim ze względu na konserwatyzm i gust klientów. Zobacz, ile wspaniałych aut poległo właśnie dlatego, że były uznane za zbyt awangardowe i przez to zwyczajnie brzydkie. Klasycznym przykładem jest choćby Renault VelSatis - pamięta ktoś jeszcze ten świetny samochód?
Być może faktycznie przesadziłem ze słowem "rewolucja" - jak teraz czytam własny post, chyba rzeczywiście się zagalopowałem Niemniej jednak, bardzo drobne zmiany mogą ogromnie wpływać na aerodynamikę. Wystarczy choćby zmienić profil anteny od radia (BMW) albo wprowadzić na podwoziu kanały kierujące przepływ powietrza (o ile wiem, jest coś takiego w nowym Mondeo, taki pseudodyfuzor) i już można znacząco poprawić współczynnik Cx, a do tego bardzo często także właściwości jezdne.
Przypomina mi się też zaprojektowany jakiś czas temu przez firmę Krone specjalny sposób profilowania bocznych paneli zabezpieczających pod naczepami (tych umocowanych przed kołami naczepy, chroniących przed wpadnięciem samochodu pod spód). Okazuje się, że odpowiednie ukształtowanie tego elementu potrafi zmniejszyć pobór paliwa przez cały zestaw naczepa-ciężarówka aż o 10-15%. Podobnie charakterystyczne owiewki nad lampami w większości ciężarówek. To są właśnie takie "małe rewolucje", a może raczej duże ewolucje
wilkoquak, 29 września 2008, 19:33
hmm ciekawe na ile praktyczna jest ta teoria. bo co z tego ze mozna przewidziec opor jezeli nie powie ona nam jaki krztalt ma miec pojazd zeby opor byl najmniejszy. a jezeli chodzi o projektowanie aerodynamicznych pojazdow (czy skokow malysza;) to przeciez uzywa sie do badania ich wlasciwosci tuneli aerodynamicznych. no i jeszcze sprawa taka ze na ile ta teoria tak na prawde jest w stanie okreslic opor pojazdu jezeli jest on tak trudny do opisania? co innego szescian czy kula a co innego zakrzywiony w wielu miejscach samochod. bo jak go "podstawic do wzoru"
mikroos, 29 września 2008, 19:41
Jasne. Problem w tym, że każdą najmniejszą zmianę musisz potem odwzorować w modelu zrobionym z żywicy, co jest czasochłonne, drogie i, za przeproszeniem, upierdliwe. W pewnym momencie projektantowi jest zwyczajnie szkoda czasu i środków na subtelne zmiany, więc ogranicza się najczęściej do zgrubnego doboru kształtu. Model matematyczny pozwoli za to na dokonywanie nieskończonej liczby drobniutkich zmian, aż do skutku.
To fakt, to może być spory problem. Ale jeżeli poprzednia teoria była mocno uproszczona, a ta jest rzekomo bardzo dużym jej rozwinięciem, to kto wie
lenrock, 29 września 2008, 20:01
Co tam MIT wie, jeżeli dobrze kojarzę to tylko rosjanie mają torpedy korzystające z superkawitacji, "szkwał" jeżeli dobrze kojarzę to nazwa tej torpedy .
mikroos, 29 września 2008, 20:13
A ja mam rower. Tylko co to ma do rzeczy?
wilkoquak, 29 września 2008, 20:48
no wyobrazam sobie ze upierdliwe ale tez meczace moze byc takie ciagle zmienianie parametrow na komputerze i czekanie na wynik. bo podejzewam ze jezeli bedzie mozna to zastosowac przy skomblikowanych brylach to raczej uzycie superkomputerow bedzie niezbedne a i tak nie za szybkie. ale nic. jak zawsze pomarudzic swoje musze ale i tak trzymam kciuki zebym nie mial racji
mikroos, 29 września 2008, 20:55
A po co ma się tym zajmować projektant? Może popracują jeszcze kilka lat i to komputer będzie sugerował optymalne aerodynamicznie kształty spełniające warunki brzegowe, a designer wybierze spośród propozycji tę najbardziej interesującą wizualnie? A co, trzeba myśleć przyszłościowo
Gość macintosh, 29 września 2008, 21:14
Delfiny dzięki wypustkom na powierzchni skóry - nie czują ogromnego bólu, przy dużych prędkościach przez nie osiąganych. Nie widziałem żadnego drogiego samochodu z wypustkami w karoserii. Maserati Quattroporte Sport GT ich nie mają. Nawet żaden samochód Bonda nie był tak przez Q zmodyfikowany - a AMD przegrywa z Intelm :-\
Myśliwce serii F-xx też tego nie mają.
Lamborghini Reventon też.
mikroos, 29 września 2008, 21:15
A może właśnie dlatego, że dotąd nie byliśmy w stanie precyzyjnie przewidzieć przepływu cieczy/gazu wokół tak drobnych elementów? A może samochód nawet bez nich nie odczuwa bólu przy dużych prędkościach?
wilkoquak, 29 września 2008, 21:29
dobre
a co do wypustek to juz sprawdzono ze powierzchnia o fakturze lusek czy tych wpustek jest bardziej hmm hydrodynamiczna(?)
tylko czy nie bedzie ciekawiej na drogach jezeli to jednak czlowiek bedzie projektowal samochody? u nas juz tak bylo ze jezdzily dwa rodzaje samochodow ale nie byly to supernowoczesne wozy tylko dwa modele fiata
Gość cogito, 30 września 2008, 11:40
nigdy sie nie zastanawialam czy moj samochod nie odczuwa bolu.
wiele technicznych konstrukcji ma swoj pierwowzor lub inspiracje w naturze wiec moze i sprawdzi sie to w przypadku aut i delfinow
Gość macintosh, 1 października 2008, 09:46
(może jak nie podniosą ceny przez egzotyczną karoserię) to stanieją konie w autkach, albo zacznie się im liczyć współczynnik wydajności jak przy procesorach.