Nose Faired/Tail Faired

[JuSa]

http://www.engineeringtoolbox.com/drag- ... d_627.html

A. Ladon seinän tapainen eli pyöreä levy : vastuskerroin noin 1.1 (yllä "thin disk")
Pyörä ilman mitään katetta?

B. Halkaistu pallo, pyöreä puoli tuulen puolelle: 0.42 ( "solid hemisphere")
Eikö tämä ole nyt vastaava kuin "huono etukate"? Laadukas etukate voisi olla 0.33 (Corolla linkki alla)?

C. Halkaistu pallo, tasainen puoli tuulen puolelle: 1.17 ("Solid Hemisphere flow normal to flat side")
Eikö tämä nyt vastaa peräkatteen tapausta?

D: Pisaranmuotoinen kappale : 0.04 ("Streamline body")
OK. Voisiko laadukas velomobiili olla siis esim 0.19? General Motors EV1 alla

http://en.wikipedia.org/wiki/Automobile ... oefficient

Noista luvuista voitaisiin karkeasti päätellä, että ladonoven etupuolen pyöristäminen pallonpuolikkaan tapaiseksi saattaisi pienentää ilmanvastuksen noin puolikkaaseen (A ---- > B), mutta

hännän lisääminen ladonoveen romauttaa vastuksen noin 1/10 -osaan tai 1/20 -osaan.
Häh, eikö takakuvun asentaminen yllä lisää vastusta 7%?

---

Piti ihan tarkastaa, että onko tosiaan pyöreä levy vähemmän vastustava kuin sama levy pallonpuolikas-pyrstöllä. On se. Siis 'terveen järjen mukainen' häntä voi lisätä vastusta!

[JuSa]

...
Luonnon ilmiöt ovat yleensä tavalla tai toisella eksponentiaalisia, eteenkin virtausopilliset.

En aivan ymmärrä, miten tuo mitätöisi Jukan otaksumaa. Antaisitko esimerkin virtausopillisesta ilmiöstä, joka käyttäytyy eksponentiaalisesti? Miten se käyttäytyy tietyllä parametrin arvolla ja miten parametria suurennettaessa ja miten sitä pienennettäessä?

En esitä jyrkkää kantaa. Epäilen vain suoraviivaistuksia. Voisi olla helpompaa interpoloida kahden tunnetun arvon väliin, kuin ekstrapoloida tuntemattomaan...
Yleensä koko ilmanvastus käyttäytyy, lisääntyy eksponetiaalisesti (ei toiseen potenssiin, kuten minulle koulun fysiikan kirjassa aikoinaan opetettiin) nopeuden funktiona koska turbulenssi on itseään ruokkiva kaaottinen ilmiö. Siten suuren vastuksen (normaalin pyörän putkikehikko ym) "huonontaminen" toisella huonolla (kohtisuora levy), ei intuitiivisesti tee sitä enään huonommaksi, kunhan otsapinta ei kasva: "paska mikä paska edelleen". Mutta siitä ei johdonmukaisesti mitenkään seuraa, että myöskään selkeän virtaviivamuodon lisääminen peittämään putkihäkkyrää ei voisi (ehkä) pienentää turbulenssia ja oleellisesti parantaa virtausta.
Siis ainoa mitä arvostelen on logiikan liiallista suoraviivaisuutta.

[JuSa]

Tarkennan motiiveitani kyselyyn. Arkikäyttöön en haluaisi trikeeni etukatetta: kesällä huonontaa tuuletusta, lisää painoa ylämäissä, huonontaa näkyväisyyttä, ym. Mutta leikin ajatuksella, että ensi kesän 12h ajoon tekisin kevyen, ohuen, arkikäyttöön aivan liian heiveröisen, mutta ratatapahtumaan väliaikaisesti asennettavan etukatteen, joka ulottuisi n. istuimeen asti. Jos sillä saisi siis ilmanvastuksen enemmän kuin puolitettua- Lisäksi tarvisisin tietysti etupyöriiin virtaviivaiset umpilokasuojat (vastaavat kuin esim Leitrassa) tai levykiekot. Umpilokasuojat voisivat jäädä myös arkikäyttöön, ne eivät paljoa painaisi. Etukate olisi niin kapea, ettei se peittäisi pyöriä, vaan jalkani.

[LowriderPilot]

Mielenkiintoinen aihe, ja väkästin nopeasti tuollaisen mallinnuksen puolipallosta, tuossa pallon halkaisija on 50cm, ilman virtaus on 10m/s ja pinnan karheus on 0.
Tuo antaa tulokseksi 13N työntövoimaa silloin kun tasainen puoli on tuulta vasten ja 6N kun pyöreä on tuulta vasten.
Äkkiseltään vois aatella tuulimittaria joissa tollasia on käytössä, pallopinta haluaa aina mennä vastatuuleen.
En sitte tiedä mistä tulee urbaanilegenda tiiliskivestä joka on muka virtaviivaisempi silloin kun perässä on tuuliohjain ja etupää on tasainen, pitänee kokeilla..

[optimistx]

Mielenkiintoinen aihe, ja väkästin nopeasti tuollaisen mallinnuksen puolipallosta, tuossa pallon halkaisija on 50cm, ilman virtaus on 10m/s ja pinnan karheus on 0.
Tuo antaa tulokseksi 13N työntövoimaa silloin kun tasainen puoli on tuulta vasten ja 6N kun pyöreä on tuulta vasten.
...

Jännä juttu, että ilmanvastus sinuakin kiinnostaa. Luin blogiasi innostuneena.

Millä CFD-ohjelmalla laskit? Tulokset näyttävät olevan aika samansuuntaiset kuin taulukon esimerkit. Oliko ontto pallo vai umpinainen?

---

Aikaisempiin puheenvuoroihin ladon oven hännän hyvästä muodosta:

Minua on aina ällistyttänyt tämä kuva, jossa on lentokoneen siiven poikkileikkaus ja vaijerin poikkileikkaus samassa kuvassa (vaijeri noin i:n pisteen kokoinen!). Molemmat vastustavat ilmavirtausta samalla voimalla.

Kuvasta näkyy, millainen on virtaviivainen muoto esimerkiksi. Liikennelentokoneet ovat näissä suhteissa aika hyviä esimerkkejä. Autot eivät niinkään.

[ajarmala]

A. Ladon seinän tapainen eli pyöreä levy : vastuskerroin noin 1.1 (yllä "thin disk")
B. Halkaistu pallo, pyöreä puoli tuulen puolelle: 0.42 ( "solid hemisphere")
C. Halkaistu pallo, tasainen puoli tuulen puolelle: 1.17 ("Solid Hemisphere flow normal to flat side")
D: Pisaranmuotoinen kappale : 0.04 ("Streamline body")

Aivan. Ja noihin voi vielä lisätä viime vuoden lokakuussa kattamattomalla Performerin Agendallani tekemieni rullauskokeiden lopputuloksen: vastuskertoimeni arvo syysvaatteissa oli 0,93. Eli kyllä siinä olisi paljonkin varaa parantaa rakentamalla kunnollinen streamliner, vaikkei pääsisi kuin arvoon 0,1... Tuolla olisi erittäin suuri merkitys:

• nyt pääsen nojakillani 140 watin teholla 30 km/h tasamaalla ja tyynessä
• mutta jos vastuskerroin olisikin vain 0,1, niin 140 watilla pääsisinkin jo 56 km/h

T. Ari

[jviirret]

Aivan. Ja noihin voi vielä lisätä viime vuoden lokakuussa kattamattomalla Performerin Agendallani tekemieni rullauskokeiden lopputuloksen: vastuskertoimeni arvo syysvaatteissa oli 0,93. Eli kyllä siinä olisi paljonkin varaa parantaa rakentamalla kunnollinen streamliner, vaikkei pääsisi kuin arvoon 0,1... Tuolla olisi erittäin suuri merkitys:

• nyt pääsen nojakillani 140 watin teholla 30 km/h tasamaalla ja tyynessä
• mutta jos vastuskerroin olisikin vain 0,1, niin 140 watilla pääsisinkin jo 56 km/h

No nyt tuli hyvää käytännön tietoa. Jos noin huikea ilmanvastuskertoimen alentaminen ei aiheuta tuon suurempaa nopeuden nousua niin eipä ole ihme ettei kotikonstein erilaiset katekokeilut aiheuta mittareissa mitään muutoksia. Tuo 0,1 kerroin kuulostaa jo sellaiselta että siihen tuskin kovin helpolla pääsee ja kyseinen ajoneuvo ole enään mitenkään arkiliikenne kelpoinen. Paljonkohan on kaupallisten kinnereiden ilmanvastus kerroin? ja mikähän nopeus olisi 140watilla jos saisit ilmanvastuskertoimen pudotettua edes huonon henkilöauton tasolle, eli 0,4-0,5:een.

Jukka

[ajarmala]

ja mikähän nopeus olisi 140watilla jos saisit ilmanvastuskertoimen pudotettua edes huonon henkilöauton tasolle, eli 0,4-0,5:een.
Jukka

Tuo on ods-laskentataulukollani helppo laskea, viiden sekunnin homma:

• nyt pääsen nojakillani (vastuskerroin 0,93) 140 watin teholla 30 km/h tasamaalla ja tyynessä
• mutta jos vastuskerroin olisikin vain 0,1, niin 140 watilla pääsisinkin jo 56 km/h

Eli vastuskertoimella 0,45 nopeus tasamaalla tyynellä säällä olisi 140 watilla 37 km/h.

T. Ari

[optimistx]

Ehkä noista voisi jo laskeakin vierintäkitkakertoimen, mutta helpompi kysyä näin... Eli paljonko? Ja kun nyt tässä kysellään, niin kokonaispainokin voisi olla veikeä tietää.

[optimistx]

... Jos noin huikea ilmanvastuskertoimen alentaminen ei aiheuta tuon suurempaa nopeuden nousua niin eipä ole ihme ettei kotikonstein erilaiset katekokeilut aiheuta mittareissa mitään muutoksia.
...

Jukka

Olet kyllä toisaalta oikeassa päättelyssäsi, mutta toisaalta saattaa jäädä huomaamatta tarvittavan polkemistehon hurjat muutokset. Kun nopeus kaksinkertaistuu, niin ilmanvastusTEHO 8-kertaistuu. Siis 8, ei esim. 2 tai 4.

Siksi nopeuden lisääntyessä ilma alkaa tuntua vedeltä, ja siinä puskeminen kuin yrittäisit juosta hiekkarannan edeustalla vedessä vyötäröä myöten. Ja miten sutjakkaasti virtaviivainen salakka syöksähtää pakoon!

Olet huomannut saman ilmiön, kun moottoritienopeudessa pistät käden ulos auton ikkunasta, vettä siellä ulkona, eikö niin?

Tuntuvan nopeudenlisäyksen yrittäminen paremmilla renkailla tai kuntoa parantamalla tai painoa vähentämällä ovat oikeastaan säälittäviä temppuja ilmanvastuksen pienentämiseen verrattuna (poikani mielisana, 'säälittävä').

Muokattu Jorin huomautuksen perusteella VOIMA--> TEHO (käsittämätön huolimattomuusvirhe minulta, anteeksi!)

[jori]

... Jos noin huikea ilmanvastuskertoimen alentaminen ei aiheuta tuon suurempaa nopeuden nousua niin eipä ole ihme ettei kotikonstein erilaiset katekokeilut aiheuta mittareissa mitään muutoksia.

Olet kyllä toisaalta oikeassa päättelyssäsi, mutta toisaalta saattaa jäädä huomaamatta tarvittavan polkemistehon hurjat muutokset. Kun nopeus kaksinkertaistuu, niin ilmanvastusVOIMA 8-kertaistuu. Siis 8, ei esim. 2 tai 4.

Voima nelinkertaistuu teho 8-kertaistuu.

Tuntuvan nopeudenlisäyksen yrittäminen paremmilla renkailla tai kuntoa parantamalla tai painoa vähentämällä ovat oikeastaan säälittäviä temppuja ilmanvastuksen pienentämiseen verrattuna (poikani mielisana, 'säälittävä').

Hitaissa nopeuksissa pienillä polkemistehoilla on renkailla on merkittävä vaikutus nopeuteen.
Esimerkiksi tuossa 140 W / 30 km/h esimerkissä kokonaisvastus on tuossa nopeudessa 16,8 N, josta summittain yksitoista Newtonia on ilmanvastusta ja loput vierintävastusta. 20 km/h nopeudessa ilman- ja vierintävastuksen osuudet ovat 5:5,5 , joten tässä nopeudessa muutosten vaikutus kokonaistehoon on sama.

Jos kokonaispainoksi ukolle ja pyörälle arvaa 93 kg ja vierintävastuskertoimeksi 0,006, saa laskemalla Arin ja pyörän ilmanvastuskerroin x otsapinta-alaksi yhteensä 0,27 m². Kuulostaa aika pieneltä. Otsapinta-ala vastaisi 60 sentin kiekkoa. Kuulostaa aika pieneltä. Arvasin varmaan painon yläkanttiin. Paljonko vaakasi ja laskimesi antavat vierintävastukselle?

Jori

[Nebulus]

Mikä on vesipisaran muoto ja koko 10km/h ja 50km/h noppeuksissa? Jos 10km/h vesipisara jäädytetään ja pistetään kulkemaan 50km/h niin paljonko sen kerroin huononee?

Vesipisaran muotohan muuttuu juuri sen verran, mitä ilmanvastuksen aiheuttama muovaava voima pystyy pystyy tappelemaan veden pintajännitystä vastaan. Pintajännitys ajaa pisaraa palloksi ja ilmavirta yrittää tehdä pisarasta pitkulaisen pitkällä hännällä. Pitäisi kait kysyä, miltä näyttää pisara juuri ennen hajoamistaan pienemmiksi osiksi nopeuden aiheuttaman ilmavirran takia? Muutoinhan pisaran muoto riippuu sen tilavuudesta; pienemmät pisarat putoavat hitaammin ja muotoutuvat vähemmän.

[jviirret]

... Jos noin huikea ilmanvastuskertoimen alentaminen ei aiheuta tuon suurempaa nopeuden nousua niin eipä ole ihme ettei kotikonstein erilaiset katekokeilut aiheuta mittareissa mitään muutoksia.
...

Olet kyllä toisaalta oikeassa päättelyssäsi, mutta toisaalta saattaa jäädä huomaamatta tarvittavan polkemistehon hurjat muutokset. Kun nopeus kaksinkertaistuu, niin ilmanvastusTEHO 8-kertaistuu. Siis 8, ei esim. 2 tai 4.

Siksi nopeuden lisääntyessä ilma alkaa tuntua vedeltä, ja siinä puskeminen kuin yrittäisit juosta hiekkarannan edeustalla vedessä vyötäröä myöten. Ja miten sutjakkaasti virtaviivainen salakka syöksähtää pakoon!

Olet huomannut saman ilmiön, kun moottoritienopeudessa pistät käden ulos auton ikkunasta, vettä siellä ulkona, eikö niin?

Onneksi tuo työmatkan tie on siinä kunnossa että juuri yli 20km/h jatkuvia nopeuksia siinä ei voi ajaa. Eli mihinkään huippunopeus ajoneuvoon näitä mun päätelmiä ei voi soveltaa. Ennemminkin kaipaisin kevyempää etenemistä vastatuuleen, mutta koen että maalaisjärjellä pyörään ei kovin pienen ilmanvastuskertoimen omaavaa katetta saa tehtyä. Tuulen, jonka suunta ja nopeus siis vaihtelee Uskon onnen löytyvän mataluudesta ja pienestä otsapinta-alasta.

Tuon ilmanvastuskertoimen "luonne" tulee hyvin esille kun katselee näitä kuvia ja kertoimia: http://en.wikipedia.org/wiki/Automobile ... oefficient

Näissä kahdessa ilmanvastuskerroin on sama:

Ja näissä kahdessa:

Jukka

[jviirret]

Pintajännitys ajaa pisaraa palloksi ja ilmavirta yrittää tehdä pisarasta pitkulaisen pitkällä hännällä.

Näimpä, paikoillaan oleva pisara on pallo ja sen ilmanvastuskerroin liikkuvassa ilmassa on jotain 0,35. Eli jos halutaan tehdä pisaran muotoinen ajoneuvo niin pitää tietää minkä muotoinen pisara on siinä nopeudessa jota ajoneuvolla tullaan ajamaan.
Tässä on ajoneuvo jonka ilmanvastuskerroin on alle 0,1:

Minusta tuo on hyvin kaukana pisaran muodosta

Streamliner jolla tähdätään 24h ajojen ennätyksiin on tällöin eri mallinen kuin streamliner jolla yritetään 200m huippunopeuksia ja pyörä jolla ajetaan vaihtelevissa tuuliolosuhteissa arkiliikenteessä ei ole kummankaan mallinen.

Jukka

[jori]

Mikä on vesipisaran muoto ja koko 10km/h ja 50km/h noppeuksissa? Jos 10km/h vesipisara jäädytetään ja pistetään kulkemaan 50km/h niin paljonko sen kerroin huononee?

Vesipisaran muotohan muuttuu juuri sen verran, mitä ilmanvastuksen aiheuttama muovaava voima pystyy pystyy tappelemaan veden pintajännitystä vastaan. Pintajännitys ajaa pisaraa palloksi ja ilmavirta yrittää tehdä pisarasta pitkulaisen pitkällä hännällä. Pitäisi kait kysyä, miltä näyttää pisara juuri ennen hajoamistaan pienemmiksi osiksi nopeuden aiheuttaman ilmavirran takia? Muutoinhan pisaran muoto riippuu sen tilavuudesta; pienemmät pisarat putoavat hitaammin ja muotoutuvat vähemmän.

Putoava pisara ei ole pisaran muotoinen. Virtauksessa pisara litistyy virtauksen suunnassa ja muuttuu laskiaispullan muodon kautta purkkakuplaksi ennen kuin hajoaa osiksi ilmanvastuksen takia. Pisaran muotoon se ei hakeudu enää irrottuaan kiinteästä alustasta.