Bagaimana menambahkan deflektor angin di depan panel surya yang dipasang di atap memengaruhi hambatan pada RV?

10

Saya memasang panel surya di atas kendaraan rekreasi (RV). Untuk mengurangi hambatan, saya berencana membangun jalan kecil di depan panel untuk membelokkan angin sebelum menyentuh panel datar dan dudukan. Berikut ini adalah sketsa kasar (merah adalah kurung, hitam adalah panel, ungu adalah jalan):

Panel surya

Seseorang mengatakan kepada saya bahwa akan ada LEBIH BANYAK hambatan jika saya melakukannya dengan cara ini daripada jika saya tidak meletakkan deflektor / ramp. Saya akan melakukan pekerjaan bahkan jika akan ada perbedaan SANGAT SEDIKIT antara drag dihindari dengan meletakkan ramp dan tidak memiliki ramp sama sekali, tapi saya pasti tidak ingin melakukannya jika akan MENINGKATKAN drag.

Saya pikir ruang di bawah panel akan minimal. Saya akan mencoba membuatnya sedekat mungkin dengan atap. Panel sekitar 2 "tebal dan ruang antara akan sekitar 1 / 4-1 / 2 inci.

Bagaimana menambahkan tanjakan di depan panel akan mempengaruhi tarikan pada kendaraan? Apakah akan bertambah, berkurang atau tetap sama?

— Tong kecil
sumber

3

Hanya sebuah pemikiran, panel surya fleksibel mungkin menarik bagi Anda juga. engineering.stackexchange.com/questions/649/…

— Mahendra Gunawardena

1

Pastikan untuk melihat referensi Dan ini - aku menilai itu sebagai kemungkinan komentar praktis terbaik aerodinamis kendaraan yang pernah saya lihat. [Jika ada yang tahu yang lebih baik, silakan bagikan dengan kami.]

— Russell McMahon

9

Konsep apa yang Anda lakukan adalah masuk akal, dan seperti yang dicatat Russell McMahon, peningkatan efisiensi bisa jadi cukup signifikan untuk membenarkan perubahan.

Saya sangat menyarankan agar Anda mempertimbangkan untuk menambahkan ramp ke tepi belakang juga. Gaya seret sangat peka terhadap ujung hilir (belakang) tubuh juga. Anda mendapat tekanan positif di bagian depan kendaraan, tetapi Anda juga mendapat tekanan negatif yang kuat di bagian belakang. Ini diperburuk oleh perkembangan turbulensi dan pemisahan aliran.

Secara konseptual, apa yang ingin Anda lakukan adalah mengurangi penampang di bagian belakang untuk mengurangi area di mana tekanan negatif diterapkan. Anda dapat melakukannya dengan meruncing bagian belakang (jalan terbalik di kasing Anda). Satu-satunya trik adalah Anda harus melakukannya secara bertahap untuk menghindari fenomena yang disebut pemisahan aliran. ini pada dasarnya adalah aliran udara yang jatuh sendiri dan menghasilkan pusaran.

Jadi lanjutkan dengan jalan di depan, tetapi tambahkan jalan yang sangat dangkal (~ 10 derajat) di belakang juga. Itu akan memberi Anda peningkatan terbaik untuk investasi minimal. Selain itu, cobalah untuk membuat jalur landai yang pas ke tepi panel surya. Anda ingin jalur yang diikuti udara sehalus mungkin.

Untuk beberapa bukti eksperimental dan gambar yang bagus, periksa presentasi ini

hal.5 menunjukkan peningkatan kecil dalam membulatkan bagian depan sebuah van tetapi mereka dengan cepat mendatar (tidak ada manfaat untuk membuat ujung depan lebih halus)

hal.11,17,18 menunjukkan pemisahan aliran di bagian belakang

hal.18 (kanan atas) menunjukkan titik optimal untuk mengurangi baca x-section. Mengeringkan terlalu tajam akan mengurangi manfaat mengurangi area.

— Dan
sumber

Jadi jalan di depan dan jalan di belakang? Ini mungkin membutuhkan salah satu dari dua hal ini, tolong beri saya tanggapan Anda. 1 - Saya harus menyegel sisi agar udara tidak masuk untuk membuat hambatan pada ramp BACK. atau 2 - Mungkin membuat jalan yang menempel ke atas bingkai di belakang sehingga ada celah kecil antara jalan dan atap di belakang sehingga setiap udara yang masuk ke sisi tidak akan terseret oleh jalan belakang.?

— Cade

^{\circ}

$^\circ$

+1 (kemarin). Sebagai bonus utama, referensi yang Anda kutip mungkin adalah komentar praktis terbaik tentang aerodinamika kendaraan yang pernah saya lihat.

— Russell McMahon

3

Tekanan pada pemasangan panel perlu dipertimbangkan.
Ini dapat sangat dikurangi dengan "jalan" yang sepenuhnya melindungi panel dari benturan udara ke arah depan.

Seret pelat datar untuk panel akan menjadi <= hasil persamaan seret klasik.

P_{l o s t} = D \cdot V

$P_{lost}= D \cdot V$

V

$V$

C_{d}

$C_d$

D = \frac{1}{2} C_{D} ρ A V^{2}

$D = \frac{1}{2} C_D \rho A V^2$

$D$
$A$
$V$
$\rho$ $\approx$ $\frac{kg}{m^3}$
$C_D$ $0 < C_D \leq 1$

D = 0.6 A V^{2}

$D = 0.6 A V^2$

C_{D} = 1

$C_D = 1$

\approx

$\approx$

0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^{2} = 47 N

$0.6 \cdot 1 \cdot 1 \cdot 0.1 \cdot 28^2 = 47 N$

P_{l o s t} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 k W

$P_{lost} = D \cdot V = 47 \cdot 28 = 1.3 kW$

— Russell McMahon
sumber

C_{D} = 1

$C_D=1$

C_{D}

$C_D$

0

$0$

1

@Roy 2nd comment first - Tidak, saya tidak bermaksud memberi kesan bahwa Cd akan jatuh ke 0. Apa yang saya maksudkan adalah untuk menunjukkan ~~~ = daya yang hilang di bidang datar depan sehingga dia bisa melihat kemungkinan kerugian maksimum. Tanjakan akan menghapus% yang tidak diketahui dari beban motor mobil. Kurung pemasangan panel juga akan menguntungkan meskipun akan ada beberapa hambatan karena mengalir di sepanjang permukaan. Maksimum 47N tidak besar untuk sistem pemasangan dan kehilangan daya total terlihat tetapi mungkin tenaga mobil wrt kecil pada 100 kpj. ...

— Russell McMahon

@ Roy - Saya kueri ulang kueri untuk referensi untuk Cd = 1. Persamaannya adalah untuk 'seret pelat datar "dan didasarkan (meskipun biasanya digunakan tanpa disadari) pada energi yang dibutuhkan untuk mempercepat kolom udara yang dilewati objek ke kecepatan kendaraan. Itu biasanya diasumsikan sebagai skenario terburuk. Jika Anda dapat "meredakan udara" tanpa membawa semuanya ke kecepatan kendaraan maka lebih sedikit daya yang dibutuhkan dan Cd adalah cara untuk mencerminkan hal ini. Seperti dapat dilihat, ini adalah formula kasar dan tidak memperhitungkan sejumlah pengaruh sekunder TAPI is adalah "persamaan drag klasik" & bekerja dengan sangat baik

— Russell McMahon

@ Roy Ini adalah seseorang yang mengatakan apa yang saya katakan dan sedang dipermalukan karena usahanya {oleh orang-orang idiot} , di sini NASA berpendapat untuk para siswa dan dua jawaban Fisika SE di sini berguna dan perhatikan area perpindahan nomor Reynolds. | Dan kemudian Agh! :-)

— Russell McMahon

C_{D}

$C_D$

2

Saya ingat ini sedang dibahas dalam kuliah cairan di masa mahasiswa saya beberapa waktu yang lalu, ketika subjek rak atap mobil dan sekop bahan bakar truk diangkat.

Panel akan meningkatkan hambatan RV dan mengurangi karakteristik streamline yang dirancang.

Jalan seperti yang Anda rencanakan akan mengurangi hambatan panel tetapi tidak akan mengembalikan karakteristik perampingan asli RV.

Pengaruh tanjakan akan serupa dengan sekop bahan bakar yang terpasang pada truk, lihat gambar di bawah. Mereka mengurangi konsumsi bahan bakar mengurangi hambatan. Perangkat semacam itu telah dipasang di truk sejak 1980-an.

masukkan deskripsi gambar di sini

— Fred
sumber

Saya tidak tahu jenis sendok seperti apa gambar ini, tetapi bagi saya (sebagai insinyur kedirgantaraan) ini terlihat suboptimal dari perspektif aerodinamika. Sesuatu yang cembung akan lebih efisien, dan itu juga hal yang paling sering saya lihat di Eropa: isuzucv.com/images/parts/accessories/lightbox/…

— Roy

@ Roy Saya setuju pilihan gambar agak aneh; itu harus menjadi desain yang lebih primitif. Saya belum memperhatikan bahwa itu digunakan pada truk di sini di California, di mana gaya yang Anda tunjukkan ada di mana-mana.

— Air

Mungkin Anda bisa mengubah gambar menjadi contoh yang lebih pas.

— Roy

0

Jika saya telah menafsirkan sketsa dengan benar:

panel duduk di atas atap, dengan izin di bawahnya
ketinggian ramp sama dengan tinggi clearance

Saya menduga bahwa proses berpikir si pencela berjalan seperti ini:

udara yang sebelumnya akan mengenai bagian depan panel akan tetap mengenai bagian depan panel
udara yang seharusnya berada di bawah panel sekarang akan mengenai jalan
oleh karena itu semua ramp lakukan adalah menambahkan drag, karena tidak mempengaruhi udara yang mengenai panel

Saya bukan ahli dinamika fluida, tetapi naiknya udara dari jalan jelas akan mempengaruhi udara yang akan mengenai panel. Saya tidak tahu apakah efek ini lebih besar atau lebih kecil daripada hambatan tambahan udara yang tidak lagi bisa lewat di bawah panel.

Dalam hal solusi yang lebih baik - Anda harus mencoba dan menghilangkan permukaan vertikal, karena itu rentangkan ramp sehingga bagian atas ramp bertepatan dengan bagian atas panel. Saya dapat menyatakan bahwa ini akan memiliki hambatan lebih sedikit daripada desain Anda (dengan asumsi saya menafsirkan sketsa Anda dengan benar), tetapi saya khawatir saya tidak tahu apakah itu lebih baik daripada tidak sama sekali.

— AndyT
sumber

1

Tenggelamkan panel sedemikian rupa sehingga permukaan flush dibuat adalah yang terbaik, namun mungkin mengingat situasinya, itu mungkin tidak mungkin. Hal terbaik berikutnya adalah mengintegrasikan panel secara aerodinamis, seperti yang sudah dilakukan dengan truk (lihat jawaban Fred). Anda benar dalam menyatakan bahwa jalan hanya akan menambah hambatan (itu akan membuat semuanya menjadi lebih ramping, mengurangi hambatan.

— Roy