ضریب درگ (Drag Coefficient) یکی از پارامترهای مهم در طراحی خودروهای روز محسوب می شود که مقدار آن در میزان پیمایش خودرو احتراقی و برقی با میزان انرژی مشخص بسیار تأثیرگذار است.

یکی از مهم ترین پارامترها در طراحی خودرو ضریب درگ است که از گذشته تاکنون مورد توجه قرار می گرفت، اما در گذشته، چندان پراهمیت محسوب نمی شد، زیرا میزان مصرف سوخت و همچنین افزایش پیمایش خودرو با یک باک زیاد مدنظر قرار نمی گرفت. علم آیرودینامیک تقریباً از دهه ۶۰ میلادی برای خودروهای مسابقه ای بیش تر مورد توجه قرار گرفته شد تا این خودروها بتوانند راحت تر به سرعت های بالا دست پیدا کنند، اما امروز تقریباً تمام شرکت های خودروساز تلاش می کنند تا هم از میزان مصرف سوخت بکاهند و هم از اتلافاتی که در اثر حرکت خودرو به وجود می آید. به همین دلیل، این روزها ضریب درگ به یکی از پارامترهای مهم در طراحی بدنه تبدیل شده است که جزو علم آیرودینامیک خودرو محسوب می شود.

حتماً بخوانید: تأثیر آیرودینامیک در طراحی خودروها از گذشته تاکنون

ضریب درگ چیست؟

به بیانی ساده، هر چه این ضریب کم تر باشد خودرو می تواند راحت تر هوا را بشکافد و هر چه این ضریب بیش تر باشد خودرو در مقابل شکافتن هوا از خود مقاومت بیش تری نشان می دهد و به نیروی رو به جلوی بیش تری نیاز دارد. از ضریب درگ در فرمول محاسبه نیروی مقاومت هوا استفاده می شود که در این فرمول علاوه بر ضریب درگ (C_d)، چگالی هوا (ρ)، حداکثر مساحت تصویر شده (A) و همچنین توان دوم سرعت (V²) نیز وجود دارد.

با توجه به این فرمول متوجه می شویم که تغییر در چگالی هوا تقریباً غیرممکن است و از طرفی دیگر، نمی شود که دائماً با سرعت کم حرکت کرد تا نیروی مقاوم کم تری به وجود آید، بنابراین باید تغییراتی در ضریب درگ و مساحت تصویرشده ایجاد کرد.

چگونه می توان ضریب درگ را کم کرد؟

ضریب درگ از دو بخش ضریب اصطکاکی (Friction Coefficient) و ضریب فرم (Form Coefficient) تشکیل می شود و برای کم کردن ضریب کلی باید از این دو ضریب کاست. به همین دلیل باید تغییراتی در فرم بدنه انجام داد که این تغییرات شامل بازطراحی (Re-Shaping) عقب خودرو، پوشاندن زیر خودرو با کاورهای سبک و کاهش برجستگی ها و برآمدگی های سطح خودرو می شود. از طرفی دیگر باید میزان زبری سطح خودرو را کاهش داد تا از این طریق نیز بتوان از بخش اصطکاکی این ضریب کاست.

چگونه ضریب درگ را اندازه می گیرند؟

پس از طراحی خودرو و مدنظر قرار دادن پارامترهای مهم در مقدار این ضریب، نوبت به تست خودرو می رسد. برای تست، خودرو را در تونل باد قرار می دهند و به جای به حرکت درآوردن خودرو هوا را به جریان می اندازند تا سرعت های مختلف برای خودرو شبیه سازی شود، سپس با استفاده از نرم افزارهای موجود می توانند محاسبات دینامیک سیالاتی (CFD) لازم را انجام دهند و نیروی درگ و مقاوم هوا را حساب کنند. از طرفی، در شرایط آزمایشگاهی چگالی هوا  (ρ) و سرعت خودرو (V) نیز جزو داشته هاست و فقط نیاز است که حداکثر مساحت تصویرشده خودرو را داشته باشیم که آن هم توسط طراح خودرو مشخص می شود. بنابراین با داشتن این اعداد از فرمول می توان ضریب درگ خودرو را محاسبه کرد. این ضریب در خودروهای معمولی در حدود ۰٫۳ تا ۰٫۴ و در برخی خودروهای مسابقه ای مانند فرمول ۱ (Formula 1) به علت نیاز داشتن به سرعت پیچیدن (Cornering Speed) بالا به ۱ هم می رسد. به همین دلیل، طراحان خودروهای معمولی و شهری سعی دارند این ضریب را کم تر کنند تا بتوانند از نیروی مقاوم هوا در سرعت های بالا بکاهند و خودرو بتواند با نیروی مقاوم کم تری برخورد داشته باشد. به دنبال این قضیه از نیروی مقاوم کلی کاسته می شود و در نهایت، هم بازده خودرو زیاد می شود و هم از میزان مصرف سوخت کاسته می شود.

چرا نیروی مقاوم هوا در سرعت های پایین زیاد مطرح نیست؟

از آن جایی که، نیروی درگ و مقاوم هوا با توان دوم سرعت خودرو ارتباط مستقیم دارد متوجه می شویم که در سرعت های پایین این نیرو ناچیز می شود و اهمیت خاصی ندارد. به همین دلیل است که اکثر خودروهای کار و تجاری و اتوبوس های درون شهری چون سرعت پایین دارند با قوانین آیرودینامیک طراحی نمی شوند و مسئله نیروی مقاوم هوا در حرکت این خودرو ها زیاد تأثیرگذار نیست.

تا چه مقدار می توان از ضریب درگ کم کرد؟

کاهش بیش از اندازه این ضریب می تواند موجب شود بخش های خنک کاری خودرو به خوبی نتوانند با هوا در تماس باشند. برای مثال، رادیاتور خودروها و بخش های خنک کننده خودرو نیاز دارند با هوا در تماس باشند و اگر طراحان بخواهند از این ضریب بکاهند باید از مساحت تصویرشده نیز بکاهند، اما از طرفی دیگر، افزایش بیش از حد آن نیز موجب افزایش مصرف سوخت می شود که این قضیه هم با معیارهای خودروهای روز که به دنبال کاهش مصرف سوخت هستند هم‌خوانی ندارند. بنابراین مهندسان، خودروها را طوری طراحی می کنند تا ضریب درگ آن ها در حدود ۰٫۳ باشد که هم مصرف سوخت کم شود و هم سطح تماس خوبی با رادیاتورها به وجود آید.

البته باید گفته شود که خودروسازان در کنار تغییر در مقدار نیروی مقاوم هوا، تغییر در مقدار نیروهای مقاوم دیگر را نیز در نظر می گیرند و تا حد ممکن از آن ها می کاهند. در نتیجه، بحث طراحی خودرو فقط به بخش آیرودینامیک محدود نمی شود و جنبه های دیگر نیز پراهمیت هستند.

محمد جبارزاده شیاده

پایگاه خبری اسب بخار