السلام عليكم
احبابى واخوانى اعضاء منتدى الفورملاوان
------------------------
الشرح الكامل للانسابيه الهوائيه للسيارات ومقاومتها للهواء
(الايروديناميكيه)
الانسابيه الهوائيه لسيارات السباق والفورملاوان خصوصا
تعتبر اهم جزاء فى تلك السيارات ,فهم واستيعاب هذه المفاهيم جزاء
مهم لكل مشاهد وعاشق لهذه الرياضه
من خلال هذه السلسله من المواضيع سوف نقدم
اجزاء متعدده وذلك من خلال مصادرى وكتبى المتعدده فى هذا الموضوع وسوف احاول ان شاء الله ان يكون الشرح مدعم
بالصور لكى تتضح الرؤيه لكل الاعضاء الكرام وسوف نقدم الشرح فى ابسط صوره
ولكى نوصل المعلومه الى كل عضوا.
 ,
|
-------------------------
الجزاء الاول
الفاهيم الاسياسيه للايرودينامكية الهواء
مقدمه فى الايرودينامكيه
تحريك الهواء aerodynamic أحد العلوم الهندسية يعنى بدراسة تأثيرات حركة الهواء (كقوى وضغوط وعزوم) الناتجة عن حركة الأجسام . يُطبّق هذا العلم في تصميم الأجسام الطائرة والصواريخ ، وله دور مهم في اختيار الأشكال الهندسية للقوارب وسيارات السباق والمناطيد والقطارات السريعة والمركبات والسفن الفضائية والعنفات الريحية والعنفات الغازية وكرات الألعاب وغيرها.و يُستعان به كذلك في دراسة مدى تحمل الجسور والأبراج وناطحات السحاب لحركة الرياح.
لمحه تاريخيه عن هذا العلم
نشأ علم تحريك الهواء في أوربا في القرن الثامن عشر الميلادي بعد أن طرح العالمان السويسريان دانيل برنوي وليونار أولر نظريتيهما في تحريك الغازات والسوائل. وبعد قرن من الزمن وَضَع القوانين الأساسية لتحريك الغازات والموائع الفرنسي هنري نافييه في عام 1827. غير أن وضع الحلول الرياضية لهذه القوانين المعقدة لم يتم إلا بعد اعتماد فرضيات تبسيطية مدعومة بالتجارب العملية .ونتج عن تطور هذا العلم تجريبياً ظهور معاملات التشابه والخواص اللزجة للموائع (سوائل أو غازات) على يدي أوزبورن رينولدز في عام 1883 و إرنست ماخ في عام 1889، و تحديد مفهوم المائع المثالي واكتشاف الطبقة الحدية في الجريانات من الألماني لودفيغ براندل في عام 1904، الذي أُطلق عليه اسم «أبو علم تحريك الهواء الحديث». وفي نهاية القرن التاسع عشر وفي بداية القرن العشرين أدّى علم تحريك الهواء التجريبي إلى اكتشاف القوانين الفيزيائية التي مكّنت العلماء من شرح ظاهرتي قوة الرفع على يد نيقولاي جوكوفسكي في عام 1904 وقوة مقاومة الهواء على يد بلازيوس في عام 1907. وأدى تطور هذا العلم إلى زيادة سرعة الأجسام الطائرة إلى سرعات تفوق سرعة الصوت، ويعود الفضل في ذلك إلى تيودور كارمان الذى تركّزت أبحاثه في مجال نظرية الاضطراب والطيران بسرعة تفوق سرعة الصوت.
المفاهيم الاساسيه لتحريك الهواء
يُحدد علم تحريك الهواء القوى التي لها تأثير متبادل بين الأجسام والهواء. ولكي يستطيع الجسم المحافظة على مساره وتوازنه في أثناءالحركه ، يجب أن تتساوى قوة الدفع مع قوة مقاومة الهواء، و قوة الرفع الى جسام الطائره او قوة الضغط الى الاسفل فى السيارات مع الوزن. فإذا تغيرت قوة مقاومة الهواء لسبب ما وزادت قيمتها على قيمة قوة الدفع، فإن سرعة الجسم تتباطأ. وإذا زادت قيمة قوة الدفع على قيمة مقاومة الهواء، فإن سرعة الجسم تزداد. إن علم تحريك الهواء لا يفرق بين كون الجسم ثابتاً والهواء متحركاً، أو بين كون الجسم متحركاً والهواء ثابتاً، وما يهمه هو الفرق النسبي بين سرعتي الجسم والهواء .
القوى الموثره فى تحريك الهواء
1ـ قوة الدفع: هي القوة الناتجة عن محركات الدفع في الجسم كالمحركات واللازمة للتغلب على مقاومة الهواء. إن قوتي الدفع والمقاومة تقعان في اتجاهين متعاكسين.
2ـ قوة مقاومة الهواء: هي القوة التي تقاوم حركة أي جسم في الهواء، ويكون اتجاهها معاكساً لاتجاه قوة الدفع في الجسم المتحرك. فإذا أخرج شخص يده خارج نافذة سيارة وهي تسير فإنه يشعر بسهولة بتأثير مقاومة الهواء. وهي تتعلق بسرعة حركة الجسم، فإذا تباطأت سرعة السيارة، انخفض تأثير المقاومة.كذلك تتعلق المقاومة بحجم الجسم المعرّض للهواء وشكله.
3ـ الوزن: كل جسم على الأرض له وزنه حتى الهواء، وهو قوة تتجه دائماً نحو مركز الأرض.
4-قوة الضغط للاسفل: هي القوة التي تغط على السياره الى الاسفل بغية المحافظة على توازن الجسم الجسم المتحرك وهي تؤثر في أي جسم صلب مغمور في مائع متحرك كالهواء، ويكون اتجاهها عمودياً على اتجاه جريان المائع وتكون فى اتجاه وزن السياره للاسفل. إن هذه القوة الميكانيكية الناشئة عن التأثير المتبادل والتماس بين جسم صلب ومائع يصعب شرحها من دون الاستعانة بالقوانين الرياضية .
اختبارات تحريك الهواء
إن الهدف من اختبارات تحريك الهواء في نفق هوائي على نموذج مصغّر لسياره مثلاً، هو مساعدة المصمم على التنبؤ بالسلوك الحقيقي لبعض خواص التحريك الهوائي أثناء الحركه، كتغير القوى والعزوم بتغير زاوية الهجوم مثلاً. يُحدث النفق الهوائي جرياناً هوائياً مضبوطاً وموجّهاً نحو نموذج مصغّر لجسم حقيقي يُراد اختباره.ويتطلب الحصول على نتائج عملية دقيقة الحيطة والدقة في التعامل مع العناصر الرئيسة الثلاثة الآتية: النفق الهوائي والنموذج المصغّر ومقاييس القوى والعزوم. فمعايرة النفق الهوائي قبل الاختبار أمر ضروري بغية الحصول على قيم صحيحة ما أمكن لقياسات الضغط ودرجة الحرارة والسرعة وغيرها. ويجب أن تكون الأبعاد الهندسية للنموذج المصغّر مختارة بدقة بحيث تمثّل النموذج الأصلي إلى حد كبير. أما مقاييس القوى والعزوم فيجب معايرتها وتركيبها في مواضعها المناسبة بحيث تمنع حدوث تداخل القراءات فيم ا بينها.
علم تحريك الهواء وسباقات السيارات
يعود الفضل الأكبر في نجاح سيارات السباق إلى علم تحريك الهواء للتقدم البطيء الذي طرأ على محركات السيارة وإطاراتها، إذ إن هاجس أي فريق من الفرق المتسابقة في سباقات السيارات هو تصميم سيارة تتمتع بأقل مقاومة ممكنة للهواء وتحسين مردود تحريك الهواء للسيارة، كما أن تصغير حجم محركها إلى أصغر حجم ممكن يمكّنها من التعرض لمقاومة أقل للهواء. ففي عام 1966، ظهرت أُولى الأجنحة المعكوسة القصيرة والمبتكرة لسيارات السباق، ثم تطورت هذه الأجنحة كثيراً مما أدى إلى زيادة سرعة السيارة وإلى تحسين استقرارها. وفي عام 1970 ابتكرت إحدى الشركات الأطواق المحكمة الجانبية التي تهدف إلى تخفيض الضغط أسفل السيارة وزيادة قوة السحب باتجاه الارض. وفي عام 1978 أدخلت تعديلات مناسبة على الجسم السفلي للسيارة اشتمل على قنوات خاصة وجيوب جانبية لزيادة المساحة الفعالة، مما أدى إلى زيادة ملموسة في قوة السحب.وايضا استفادة سيارات السباق وخصوصا سيارات الفورملاوان من الضغط الكبير الناتج من مقاومة الهواء وبتعديلات خاصه للاجزاء الايرودينامكيه ليحولها من قوة افقيه الى قوى عموديه تضغط على السياره مما تعطها اكثر توازن وتماسك وخصوصا فى المنعطفات حيث السيارات اصبحت بفضل تلك قوى الضغط ان تدخل وتخرج من المنعطفات بسرعه كبيره اكبر مما كانت عليه فى الماضى.
الى اللقاء فى الاجزاء القادمه
عزالدين الدينالى
