• Nhận xét kết quả thử nghiệm bộ tiết kiệm xăng:
2.2.1.1 Kiểm sốt dịng chảy chủ động với các tia khí
Một phần lớn tác động đến lực cản khí động học của một chiếc xe là do khơng thu hồi được hồn tồn áp suất trong vùng phục hồi áp suất. Có thể đạt được mức độ phục hồi áp suất cơ bản thơng qua việc tối ưu hóa hình dạng của xe. Một nhà khí động học Ơ tơ để thực hiện các thay đổi hình dạng đáng kể bị hạn chế bởi
khiển dòng chảy chủ động cho thấy tiềm năng tạo ra các sửa đổi trường dịng chảy mà khơng cần thay đổi hình dạng bên ngồi và đã nhận được nhiều sự quan tâm trong những năm trước đây trong ngành hàng không và gần đây là trong ngành cơng nghiệp Ơ tô. Các nghiên cứu thử nghiệm trong một đường hầm gió để kiểm sốt sự phân tách dịng chảy trên cửa sổ phía sau của một hình dạng phương tiện thơng thường (thân xe Ahmed với tỷ lệ 0,7 và góc dốc là 35°). Phần sau của thân xe Ahmed đã được sửa đổi bằng cách thay đổi góc cạnh sắc nét giữa mái và cửa sổ phía sau bằng các bề mặt cong mượt mà. Mơ hình này được trang bị một dải phản lực xung ở cuối mái để điều khiển dòng chảy với vận tốc 30 m/s dựa trên quá trình thổi định kỳ. Kết quả này khẳng định tầm quan trọng của phản lực xung trong việc giảm lực cản khí động học của xe. Một thiết bị truyền động phản lực tổng hợp điển hình bao gồm một lỗ phun hoặc một mạch phản lực đối diện với một bên bởi một khoang kín khác và được gắn ở phía bên kia với bề mặt động chất lỏng. Sự thay đổi tuần hoàn theo thời gian trong thể tích của khoang được tạo ra bởi một số cơ chế như một piston dao động hoặc một màng áp điện (Hình 2.26). Những thay đổi về thể tích của khoang này gây ra sự phóng và thu hồi vào luân phiên của dòng chảy qua khe với thông lượng khối lượng tịnh bằng không (ZNMF). Quá trình này thường đi kèm với việc tạo ra một dịng xốy ở các cạnh của lỗ / khe truyền động lượng và lực xốy hữu hạn vào dịng chảy xung quanh. Sự tương tác của các cấu trúc xốy này với trường dịng chảy bên ngồi có thể gây ra sự bất ổn định và tăng cường sự trộn lẫn trong dịng chảy bên ngồi. Một số mơ phỏng số của dòng phản lực tổng hợp cũng đã được báo cáo trong tài liệu. Kourta và Leclerc [38] đã áp dụng điều khiển luồng phản lực tổng hợp trên luồng đánh thức phương tiện giao thơng đường bộ. Các thí nghiệm được tiến hành trong một đường hầm gió sử dụng cơ thể Ahmed có kích thước 0,7 so với kích thước ban đầu. Bộ truyền động phản lực tổng hợp (Hình 2) được phát triển bằng cách sử dụng phép tương tự cơ điện với sự trợ giúp của Mơ hình phần tử gộp. Hiệu quả khí động học của việc kiểm sốt lực cản đã được phân tích cho các số Reynolds khác nhau, Giảm lực kéo lên đến 8,5% đạt được ở Re = 1,2 × 106 với cửa sổ phía sau nghiêng 25°. Bellman và cộng sự, [6] đã
sử dụng một vài thiết bị truyền động phản lực dao động, được gọi là thiết bị truyền động phản lực tổng hợp ở mặt sau của phương tiện mặt đất. Các mô phỏng số được thực hiện bằng cách sử dụng phương trình Reynolds-Averaged-Stokes khơng ổn định (URANS) kết hợp với mơ hình nhiễu loạn k-ε hai phương trình có thể thực hiện được. Máy phát điện lưới có bán trên thị trường GAMBIT và bộ giải CFD FLUENT đã được sử dụng cho các mơ phỏng. Ba cấu hình xe mặt đất chung đã được xem xét trong các mô phỏng của chúng; dữ liệu thử nghiệm có sẵn cho các cấu hình này mà khơng có và có kiểm sốt luồng hoạt động để so sánh. Các nghiên cứu này đã chứng minh rõ ràng rằng các kỹ thuật kiểm sốt dịng chảy chủ động có thể được sử dụng để giảm đáng kể lực cản khí động học của các phương tiện mặt đất trong khoảng 10-15%, do đó, giảm mức tiêu thụ nhiên liệu từ 5–7%.
Hình 2.28 (a) Sơ đồ mặt cắt của cấu hình máy bay phản lực được sử dụng trong thử
nghiệm (khơng quy mơ). Hình bầu dục gạch ngang chỉ ra gần đúng vùng của thiết bị truyền động phản lực được mơ hình hóa trong các tính tốn hiện tại.
Hình 2.29 Bộ truyền động phản lực tổng hợp
Khi tốc độ của phương tiện mặt đất tăng lên, thì lo ngại về việc giảm lực cản khí động học của mặt đất phương tiện giao thơng. Gần đây, máy bay phản lực tổng hợp đang nổi lên như một cơng nghệ kiểm sốt dịng chảy chủ động cho lực cản khí động học sự giảm bớt. Park và cộng sự. [39] Thực hiện một thử nghiệm nghiên cứu tham số về phản lực tổng hợp cho lực cản khí động học giảm của mơ hình Ahmed. Mảng phản lực tổng hợp là được chế tạo bởi mười hai thiết bị truyền động phản lực tổng hợp và được lắp đặt trên hai loại mơ hình Ahmed, trong đó góc nghiêng là 25° và 35°. Các tia lửa được phát ra giữa mái nhà và phần nghiêng phía sau mặt. Góc phản lực, hệ số xung lượng và lái xe tần số đã được thay đổi để đánh giá tác động của phản lực tổng hợp mảng về lực cản khí động học. Để định lượng ảnh hưởng của tổng hợp phản lực, lực cản khí động học và áp suất bề mặt phía sau là đo lường và phân tích. Từ kết quả, tác dụng của việc tổng hợp phản lực tác động lên lực cản khí động học khác nhau tùy theo góc nghiêng của thân xe. Lực cản khí động học đã giảm cho phần thân nghiêng 25°, nhưng tăng lên cho kiểu máy 35°. Ngồi ra, góc phản lực, hệ số xung lượng và tần số lái xe ảnh hưởng đến lượng thay đổi trong lực cản khí động học. Ảnh hưởng của lực cản định kỳ từ phía sau lên lực cản hệ số sau đó được khảo sát bằng cách sử dụng hoạt động bằng điện van từ trong sơ đồ điều khiển vịng hở. Bốn khác biệt cấu hình của điều khiển dịng chảy đã được thử nghiệm: xung hình chữ nhật máy bay phản lực được căn chỉnh theo chiều kim loại hoặc trong cánh nhỏ cấu hình trên mái cuối và máy bay phản lực hình chữ nhật hoặc lớn khe hở ở đầu xiên phía sau. Đối với mỗi cấu hình, ảnh hưởng của các tham số cưỡng bức (không thứ nguyên tần số, xung lượng đưa vào) trên hệ số cản là đã
nghiên cứu, cùng với tác động của chúng đến áp suất tĩnh trên cả hai mặt nghiêng phía sau và đế dọc của mơ hình. Tùy thuộc vào loại và vị trí kích hoạt phản lực xung, lực cản tối đa giảm được để tăng động lượng bơm vào hoặc tần số xung tối ưu được xác định rõ. Giảm lực cản 30% đã đạt được, gần như tương ứng với mục tiêu cơng nghiệp Ơ tơ.