用等离子体对抗摩擦

TriboNet 2017-05-03 科技资讯


       对于道路车辆,风的阻力会增加油耗。但对抗风的一种方法是用风。瑞典的研究人员正在试验用电动风装置减少卡车上的阻力,这种装置模拟涡旋发电机增加飞机机翼升力的方式。

       当你凝视飞机窗外,研究机翼时,可能已经注意到了它们。这些小翼片——机翼上部的涡流发生器——在起飞和降落时产生涡流以增强升力。目前,KTH皇家理工学院的研究人员正在用这种方法进行测试,通过在车辆的前角制造类似空气涡流来减少卡车的阻力。

       但与由固体材料制成的飞机涡旋发生器不同,这些是在电风的帮助下制造的隐形发电机。

       KTH的研究员Julie Vernet说,她正在测试的电动风力旋涡可以减少燃料消耗高达5%的平鼻,驾驶室高于发动机的设计,这是欧洲和日本拖拉机的标准。

       Vernet说,电风是由等离子体致动器产生的,等离子体致动器在两个电极之间施加高压。周围的空气分子被电离并通过电场加速 - 这导致风。没有移动的机械部件,与飞机机翼上的涡流发生器不同,这些执行器可以适应风的强度和方向。

       KTH流体物理学教授、项目主管HenrikAlfredsson说:“此外,卡车的车身不能有尖锐的东西伸出来,所以这是一种达到相同效果的方法。”

       涡流发生器的工作原理是基本的空气动力学原理 - 如果减少翼型背风侧气流的分离,则可以增强升力,同时减少阻力。

       同样,当风以一定角度撞击卡车时,摩擦力会剥夺空气所需的能量,使其一直推动卡车的另一侧。当它在拐角处向车辆的背风面移动时,边界层中的空气会减慢,不能再跟随表面。这种流动的分离形成了一个充满漩涡和空气漩涡的气泡。但是,这也解释了为什么雨滴不会从你的后窗上吹下来,而是旋转。

       放置在前角的涡流发生器通过其头部的边界层切片,形成一个螺旋状的空气,将高速空气混合到边界层中。这种向表面注入高速空气可以防止空气分离并使其跟随表面,从而大大降低了阻力。

减少这种阻力具有可衡量的影响。据估计,超过20%的车辆能量损失来自风阻力。

       “我们的最终目标是减少卡车前角发生的流动分离,”Vernet说。“通过增加靠近地表的动量,分离区域的大小就减小了。

       该项目由瑞典能源署资助,由卡车制造商斯堪尼亚CV ABKTH的航空和车辆工程机械部门合作进行。

材料由瑞典KTH提供

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