Obliczenia przepływowe przeciętnemu konstruktorowi kojarzą się dziedzinami znacząco wyspecjalizowanymi - turbiny, dmuchawy, analizy aerodynamiki itp. Każdy, nawet osoba niezwiązana z techniką gdzieś tam widziała obrazki pojazdów w tunelach aerodynamicznych z charakterystycznymi smugami dymu. Można to oczywiście zrobić również obliczeniowo i często się tak robi. Wygląda to np. tak:
W codziennej pracy inżyniera takie przypadki nie zdarzają się często. Często natomiast występuje konieczność rozwiązania problemu, który już wystąpił i powoduje niepożądane rezultaty, a co za tym idzie, różnej natury koszty. Tak też było w przypadku jednego projektu, w którym uczestniczyliśmy...
Na etapie budowy i testowania prototypu okazało się, że nadmuch na szybę czołową pojazdu jest nieefektywny. Mówiąc wprost - nadmuch nie powodował "odparowania" szyby czołowej. To z kolei mogło spowodować realne zagrożenie bezpieczeństwa nie wspominając już o braku komfortu pracy kierowcy.
Należy tu wspomnieć, że sama diagnostyka nawiewu jest bardzo żmudna, praco- i czasochłonna. Względnie łatwo (oczywiście posiadając odpowiednie narzędzia) można zmierzyć prędkość powietrza bezpośrednio przy wylotach nadmuchowych. No ale jak się zabrać do określenia kierunku wylotu czy rozkładu prędkości na powierzchni całej szyby. Tu już jest sprawa trudniejsza...
Wzięliśmy temat "na warsztat". Najpierw analiza stanu bieżącego. Wyglądało to tak:
Od razu widać dlaczego nie działało, prawda?
Obliczenia kolejnych wariantów były analizą różnych rozkładów otworów nadmuchowych, ich wielkości, ilości itp. Mimo iż sytuacja była coraz lepsza to ciągle nas nie zadowalała kwestia wyraźnego odchylenia strug powietrza od pionu. (Tutaj mała refleksja. Proszę sobie wyobrazić konieczność wykonania takich prac optymalizacyjnych fizycznie. Wielokrotny demontaż i montaż kanału w pojeździe. Wycinanie co raz to nowych otworów. Niszczenie kolejnych elementów. Jednym słowem - masa kosztów i czasu. A efekt? Optymalny? Chyba nie...). Przyczyną tego odchylenia była stosunkowo mała wysokość kanału w podszybiu i co za tym idzie duży wpływ kierunku przepływu powietrza w kanale na kierunek wylotu z dysz. Wynikało to ze względów konstrukcyjnych i na tym etapie praktycznie nie było możliwości zmiany geometrii i poprawy sytuacji tą metodą.
Naturalną koleją rzeczy była próba stosowania różnego rodzaju kierownic i przesłon wewnątrz kanału. Teza była taka, że powietrze napotykając na przegrodę za otworem skieruje się w górę. Kilka prób. Znów trochę lepiej, ale ciągle nie tak jak byśmy chcieli.
Skoro przegroda za otworem niewiele daje, zaczęliśmy badać jej ustawienie przed. Wyniki z takiego wariantu były bardzo obiecujące. Przegroda postawiona przed otworem spowodowała zawirowania, które tak odginały strugę wylatującą z dyszy, że ta skierowała się wręcz do tyłu - odchylenie od kierunku poziomego przekraczało 90o! Aby potwierdzić ten wynik zbudowaliśmy taki model na stanowisku testowym. Bingo! Dokładnie tak to zadziałało. Poniżej widać porównanie wyniku obliczeń z tym co zaobserwowaliśmy podczas testów.
Pozostało jedynie dobranie odpowiednich rozmiarów przegródek, rozmiaru i rozmieszczenia samych dysz i... cieszyć się z efektu.
Zastosowanie tego wariantu w prototypie potwierdziło skuteczność rozwiązania nawet przy niewielkich prędkościach dmuchawy. Szyba czołowa była sprawnie oczyszczana z zaparowań nawet przy bardzo dużej wilgotności powietrza.