Ô tô - Xe hơi

Luồng khí qua ô tô có ảnh hưởng rất lớn tới khả năng vận hành của phương tiện, đặc biệt là vấn đề tiêu hao về nhiên liệu. Việc cải thiện khí động học sẽ giúp cho chủ phương tiện tiết kiệm nhiên liệu, tốc độ và độ ổn định của vận tốc khi di chuyển.

Tốc độ di chuyển của xe thường chịu ảnh hưởng bởi 4 loại lực cản bao gồm như ma sát, lực quán tính, lực cản và đặc biệt là luồng khí qua ô tô. Để tối ưu khả năng tăng tốc cũng như tiết kiệm được nhiên liệu cho phương tiện, các nhà sản xuất đã có một số phương pháp nhằm thay đổi các bộ phận trên xe, được ứng dụng rộng rãi trên thị trường hiện nay. 

Ảnh hưởng của các luồng khí qua ô tô đến hiệu suất vận hành

Trong quá trình nghiên cứu về sự ảnh hưởng của luồng khí qua ô tô đến hiệu suất vận hành, các chuyên gia đã chia thành 3 nhóm phân định như sau:

Lực nâng: Khi điều khiển phương tiện, quãng đường di chuyển của luồng khí tác động phía trên mui ô tô dài hơn so với luồng khí chạy dọc phía dưới gầm xe. Ứng dụng nguyên lý Bernoulli (phía trước dài hơn phía sau) cho thấy sự chênh lệch áp suất là do vận tốc khác nhau của các luồng không khí. Lực nâng của không khí thường sẽ tập trung ở phần đuôi xe và có phương vuông góc với mặt đường làm giảm sức bám đường trên phương tiện. Khi xe di chuyển với tốc độ  cao, lực nâng lớn, các bánh phía sau dễ bị trượt mạnh trên mặt đường có thể gây ra nguy hiểm cho người tham gia giao thông. 

Hình ảnh: internet

Lực cản: hay còn gọi là lực cản không khí, có phương đặt song song với bề mặt đường và tỉ lệ thuận với vận tốc. Trong trường hợp di chuyển theo phương tiện này, vận tốc tuyệt đối giữa xe và các dòng khí sẽ đạt mức lớn nhất. Phương tiện chạy càng nhanh thì lực cản sẽ càng lớn. Để kìm hãm lực cản, động cơ ô tô phải hoạt động với công suất để tạo đà phía trước và xe sẽ tiêu hao nhiều nhiên liệu. 

Lực hông: Đây được xem là lực yếu nhất, nó được tạo ra bởi sự tác động của các dòng khí bên hông và bị ảnh hưởng trực tiếp đến sự ổn định của phương tiện khi di chuyển với vận tốc cao.

Các phương pháp tối ưu luồng khí qua ô tô giúp tiết kiệm nhiên liệu

Từ những ảnh hưởng của luồng khí qua ô tô đến khả năng vận hành của xe, các nhà sản xuất đã thực hiện nhiều nghiên cứu mới nhằm tìm ra những phương pháp cải thiện khí động học hiệu quả. Theo đó, người dùng có thể lựa chọn những phương pháp để tối ưu chi phí và tiết kiệm nhiên liệu một cách tốt nhất.

Lắp thêm cánh quạt gió giúp cải thiện khí động học trên ô tô

Cánh gió đuôi xe có tác dụng duy trì lực kéo khi ô tô di chuyển với vận tốc cao. Trong các trường hợp vào cua với tốc độ nhanh, kết hợp đường trơn sẽ khiến cho ô tô dễ bị văng đuôi hoặc đầu xe nếu như lực nén không đủ. Lúc này, cánh gió sẽ được lắp ở trước hoặc sau xe sẽ can thiệp, làm giảm sự tác động của lực cản không khí.

Hình ảnh: internet

Cản gió đuôi xe được xem là bước phát triển vượt bậc trong quá trình nghiên cứu khí động học trên xe ô tô. Bộ phận này thường xuất hiện trên các dòng xe thể thao và chỉ tập trung vào tốc độ, một số đuôi xe của cánh gió đuôi xe cụ thể như:

• Duy trì sức kéo: Cánh gió đuôi xe giúp tăng lực hướng của ô tô, tăng độ bám dính của lốp và tính ổn định của vận tốc trong trường hợp xe di chuyển với vận tốc cao trên 112km/h.
• Giảm trọng lượng xe: làm giảm trọng lượng xe và đảm bảo tính ổn định cho phương tiện khi di chuyển với chất lượng cản gió siêu nhẹ.
• Tăng cường tầm nhìn: giúp cho người điều khiển có thể nhận diện các phương tiện khác khi tham gia giao thông trên đường. Một số mẫu ô tô có tích hợp đèn phanh vào cánh gió đuôi xe, nhằm để cảnh báo cho phương tiện phía sau khi giảm tốc độ hoặc phanh. 
• Ổn định phanh xe hơn: đảm bảo phương tiện vận hành một cách an toàn, giúp cải thiện khả năng cẩu phanh xe trong các trường hợp di chuyển với tốc độ cao.

Tạo hiệu ứng mặt đường giảm luồng khí qua ô tô

Vào năm cuối 1970, Colin Chapman đã phát hiện ra nguyên lý “tác dụng mặt đường” giúp xe tạo ra những đường cua với tốc độ gây choáng ngợp. Phương pháp này đã thành công tạo ra lực nén mà không làm ảnh hưởng đến lực cản. Trên thực tế, hiệu ứng mặt đường đã mang lại hiệu quả rõ rệt hơn hẳn cánh đuôi và được ứng dụng nhiều trong sản xuất ô tô.

Hình ảnh: internet

Tuy nhiên, hiệu ứng mặt đường chỉ nên được áp dụng chủ yếu ở những dòng xe có thiết kế gầm cao. Đối với cách dòng xe có gầm thấp sẽ thích hợp sẽ không thể áp dụng được phương pháp này.

Một số phương pháp tối ưu luồng khí qua ô tô khác

Bên cạnh đó, chủ xe có thể tham khảo thêm một số cách khắc phục luồng khí qua ô tô khác để nhằm bảo đảm hiệu suất vận hành, cụ thể như:

• Lỗ thông khí: Chia luồng không khí giúp tiếp cận với xe thành 2 hướng nhằm giảm lực cản tập trung lên xe.
• Tấm bọc gầm: sử dụng tấm bọc làm nhẵn đi bề mặt của gầm xe nhằm làm giảm đi sự nhiễu loạn của không khí khi di chuyển qua các bộ phận dưới gầm.
• Cánh chia gió phía trước: chia luồng gió phía trước và làm biến đổi luồng gió đi qua dưới gầm, giảm bớt lực nâng trong quá trình di chuyển.