Teniendo en cuenta cuán aerodinámico es su diseño, ¿por qué los fabricantes de automóviles no tienen hoyuelos en sus autos como una pelota de golf para hacerlos más eficientes en combustible?

Answer 1

Ya sabes, me gusta un poco la apariencia! ¡Colin Burchall señaló que no había respondido la pregunta después de todo! Ups La razón por la que los fabricantes de automóviles no hacen esto es porque no creen que se vendería.

JAJAJA. Inmediatamente después de enviar mi respuesta a 10,000 personas, recibí un mensaje que me dice que está oculto porque no responde directamente la pregunta.

OK, aquí va. Voy a responder la pregunta directamente:

La razón por la cual los hoyuelos reducen el arrastre es porque disparan la capa límite en la región donde se separa el flujo, y eso hace que la estela sea más pequeña y tenga menos arrastre de presión.

Ahora apelaré, y puedes continuar desde aquí, irónicamente, no tengo idea de por qué …

No tengo idea de por qué el automóvil con hoyuelos obtuvo un mejor rendimiento de combustible que sin él. Sé por qué los hoyuelos reducen el arrastre de una pelota de golf, y ese conjunto particular de circunstancias extravagantes no se aplica a un automóvil. Si me hubieras preguntado ANTES de que hicieran el experimento, habría dicho: “¡De ninguna manera! Tendrá una mayor resistencia “. Ahora, todo lo que puedo decir es:” No sé por qué lo hizo mejor “.

El arrastre en una esfera varía con el número de Reynolds, algo así como este gráfico simplificado, copiado del arrastre de una esfera:

¿Ves esa repentina caída en el medio? Vea cómo la superficie rugosa hace que suceda en un número de Reynolds más bajo. Eso es lo que hacen los hoyuelos en una pelota de golf. Pero solo funcionan en ese conjunto de condiciones muy específicas y solo funcionan porque una pelota de golf es un cuerpo falso. Este mismo efecto no funciona con cuerpos aerodinámicos y es por eso que las alas no tienen hoyuelos.

Un automóvil es en parte aerodinámico y en parte un cuerpo falso. Pero el número de Reynolds para un automóvil es demasiado alto para que este peculiar efecto sea relevante. Vea cómo la rugosidad hace que la resistencia sea más alta con un número de Reynolds más alto en el extremo derecho del gráfico. Eso es lo que habría predicho para el automóvil con hoyuelos: más resistencia.

El peculiar efecto tiene que ver con hacer que la capa límite laminar se vuelva turbulenta antes de que ocurra la separación del flujo. Para un cuerpo de farol, la separación laminar tiene una estela más amplia, lo que significa que la baja presión en la estela actúa en una porción más grande de la esfera, y eso significa más arrastre.

Esta imagen, copiada del mismo sitio web, ilustra el efecto.

Me encantaría ver el auto con hoyuelos en un túnel de viento con visualización de flujo.

Answer 2

Aquí hay excelentes respuestas de la física a las normas de la industria, pero agregaré otra perspectiva.

El efecto de reducir la resistencia al viento al hacer una alteración controlada del aire como una pelota de golf se aplica a diferentes industrias. Hay láminas de aire y ruedas de ciclismo que utilizan este método. Algunos vehículos debajo de los paneles también usan el método para controlar el flujo de aire. Pero no es el método más efectivo o más rentable para todas las aplicaciones.

Un automóvil es una superficie irregular que no gira (si lo conduce adecuadamente) la cantidad de ingeniería y mecanizado involucrada para colocar hoyuelos del tamaño y la profundidad correctos en todas partes en chapa es prohibitiva y francamente fea, evitando que el automóvil ser comercializable

Cambiar los tamaños y las formas de los espejos es un método barato y fácil para reducir la resistencia significativa al aire.

Las nuevas tecnologías de pintura son otra opción más efectiva que se usa actualmente en la actualidad. Los vehículos debajo de los paneles son más fáciles de hacer, ya que son de plástico moldeado simple, generalmente plano, fuera de la vista y sin pintar.

Answer 3

La respuesta corta: los fabricantes de automóviles no usan hoyuelos porque no se “ven” bien, ni son frescos, ni aerodinámicos.

Sucede que otro episodio de Mythbusters también contribuye a esta respuesta (qué gran espectáculo, ¿verdad?). Esta no es una respuesta científica, de ninguna manera, pero creo que explica el fenómeno de la reducción de la resistencia, en gran medida, de una manera que incluso un laico como yo puede entender.

El mismo principio se aplica a una camioneta que viaja con su portón trasero hacia arriba (o hacia abajo), o con su plataforma cubierta o no. Se determinó que una camioneta (cama) es más aerodinámica cuando NO hay cubierta, ¡y con el portón trasero HACIA ARRIBA! La razón es que la bolsa de turbulencia ciclónica creada por los hoyuelos (o por el lecho de la pastilla con la puerta hacia arriba) permite que la corriente deslizante fluya sobre la corriente de aire ciclónica, con menos fricción que el aire que fluye sobre la superficie del El vehículo en sí. En el caso de una camioneta con su portón trasero hacia arriba, se forma un ciclón de turbulencia en la cama, sobre el cual el aire fluye más fácilmente. Imagine una burbuja de corriente de aire que se forma en la cama, sobre la cual el flujo de aire relativo puede pasar con menos fricción.

Lo mismo es cierto para los hoyuelos en una pelota de golf o los hoyuelos en el exterior de un automóvil. Se forman pequeñas bolsas de turbulencia ciclónica, sobre las cuales el aire puede fluir con menos fricción.

Answer 4

Un complemento a las respuestas anteriores.

Una razón importante por la cual las pelotas de golf tienen hoyuelos es que hacen que su camino sea más recto.

Los hoyuelos aseguran que hay pequeños vórtices en todas partes y que la pelota se mantiene en curso. Sin los hoyuelos habría grandes vórtices aleatorios que cambiarían la dirección de la pelota. Esto afectaría la precisión de puntería y los cambios aleatorios de la trayectoria de la pelota acortarían (casi siempre) la trayectoria.

Para un automóvil, ya que no está diseñado para rotar, el diseño inductor de vórtice puede ser una parte integral del diseño del automóvil, por ejemplo, espejos, forma de la parte trasera del techo.

Por cierto, algunos autos no tienen un buen diseño de control de vórtice. estos automóviles son generalmente horribles para conducir rápido en condiciones de viento. ¿Has probado un WV de 1950?

Answer 5

La razón principal es que las pelotas de golf salen del tee a velocidades extremadamente altas en comparación con las velocidades normales a las que los autos conducen, por lo que el beneficio se reduciría sustancialmente. Las pelotas de golf también giran en vuelo, lo que también se beneficia de los hoyuelos. Los automóviles generalmente no giran y giran mientras viajan de manera segura por el camino. Entonces, la razón principal es que ninguno de los aspectos que hacen que los hoyuelos sean beneficiosos para las pelotas de golf están en juego en la operación normal del automóvil, por lo que prácticamente no habría ningún beneficio.

Por supuesto, no sería difícil hacer una capa transparente que tendría un grosor de 3 o 4 mm y que tuviera hoyuelos del tamaño de una pelota de golf que no tuvieran un efecto tan grande en la apariencia.

Pregunta interesante, gracias.

Answer 6

Una pelota de golf tiene hoyuelos para crear una capa límite turbulenta que se adhiere al lado posterior de la pelota en vuelo para suprimir el desprendimiento de vórtices, lo que crearía más resistencia que ese grado de turbulencia y también provocaría un vuelo errático a medida que los vórtices se desprendieran sucesivamente a diferentes niveles. posiciones angulares sobre el eje de dirección de vuelo. La pelota tiene hoyuelos en toda la superficie porque, a diferencia de un automóvil, a medida que la pelota gira en vuelo, presenta toda su superficie como delantera y trasera durante el vuelo. Los hoyuelos en todo el cuerpo con una dirección de movimiento predecible y sin vueltas mostrarían un malentendido del principio. Las alas de los aviones a menudo tienen pequeñas pestañas en ángulo a lo largo de la superficie superior para inducir la turbulencia de la capa límite superior. Esto no es para reducir la resistencia, sino para retrasar el inicio de la separación del flujo a medida que aumenta el ángulo de ataque, lo que se denomina bloqueo. Cuando se produce la separación del flujo en la parte superior del ala de un avión, toda la elevación se pierde detrás del punto de separación del flujo y el avión se desacelerará en una primera caída de la cola o, si es más afortunado y hay suficiente altitud, puede caer primero por la nariz, ganar suficiente velocidad, recupere el flujo adjunto en la parte superior del ala y recupere completamente. Sin embargo, en los aviones de pasajeros, esto se considera una mala forma.

Un automóvil podría beneficiarse de la formación de hoyuelos aguas arriba de una superficie de arrastre redondeada o excesivamente cónica, dependiendo de la forma del cuerpo antes y después de que comience la curva o el cono. Con mayor frecuencia, esto incluye las transiciones desde la parte superior hacia el parabrisas trasero y desde la tapa del maletero y los guardabarros traseros hasta la cola, pero también puede ocurrir con un diseño incorrecto de las transiciones desde la parrilla hasta el capó o el parabrisas delantero hacia la parte superior. Para el coeficiente de arrastre más bajo basado en la recuperación de presión máxima detrás del vehículo, se requiere un cono largo (piense en el cono del ala de un avión hasta su borde posterior). Dado que los automóviles no tienen colas lo suficientemente largas y suavemente afiladas para una mejor recuperación de la presión y para evitar la separación del flujo (espacio, costo, estacionamiento, colisiones, acceso a la cajuela, etc.), la forma ideal sería una conicidad lo suficientemente suave como para evitar la separación del flujo. hasta donde sea permitido y luego un corte agudo para minimizar el tamaño del vórtice de recirculación que se forma detrás del corte. Por razones de estilo, los cuerpos de los automóviles a menudo se desvían de este ideal, a veces muy mal. En el caso de que la cola tenga una transición curva de radio amplio que causa la peor separación de flujo y el desprendimiento de vórtices, los hoyuelos pueden ayudar a mantener unida la capa límite. Sin embargo, si el flujo ya tiene una capa límite turbulenta bien desarrollada en ese punto (mayor número de Reynolds que una pelota de golf), sería un esfuerzo inútil. Los estilistas y gerentes de producto también conocen mejor por razones de ventas.

Answer 7

Gran pregunta!

Si bien todos hemos notado que los hoyuelos crean perturbaciones de flujo que reducen la resistencia y mejoran la sustentación, muchos han pasado por alto el hecho de que son más efectivos para girar objetos.

Como las pelotas de golf son objetos que giran, se obtienen resultados efectivos al proporcionar hoyuelos. Aerodinámicamente, la forma más efectiva para reducir el arrastre y mejorar la elevación son los hoyuelos hexagonales, pero dado que los hexágonos aumentan la dificultad en la producción, se prefieren los hoyuelos circulares.

En los automóviles, Zipp (uno de los principales fabricantes de ruedas para bicicletas de carrera) ha utilizado esto en las ruedas (parte giratoria) .También tienen la patente de las ruedas de disco con hoyuelos.

También estoy de acuerdo con los puntos mencionados en respuestas anteriores como dificultad de producción, eficiencia cuestionable en superficies complejas de automóviles, forma requerida de los hoyuelos, estética, etc.

Answer 8

Echa un vistazo a los fuselajes de aviones. . son de superficie lisa, no tienen hoyuelos. Las pelotas de golf giran cuando están en vuelo y la superficie con hoyuelos mejora su aerodinámica. Un constructor de una nave de dirigibles más liviana que el aire incluyó una esfera inflable de tamaño gigante con hoyuelos en el diseño. Todavía está en la etapa experimental.

Answer 9

Los Cazadores de Mitos saltaron al tiburón un par de temporadas antes de sacar al espectáculo de su miseria. Su ciencia se volvió cada vez menos científica, comenzaron a sacar conclusiones radicales de los resultados de las pruebas en circunstancias extremadamente específicas que ignoraban amplias franjas de la realidad, y se interesaron mucho más en volar esta mierda que en refutar los mitos.

Lo que ignoraron en este caso fue levantar. La mitad de la elevación generada por una pelota de golf en vuelo es el resultado de la superficie con hoyuelos. Un Tauro con cientos de libras de arcilla añadidas podría estar bien a 65 MPH, pero sin el peso adicional podría comenzar a manejarse mal. O puede suceder a 80 o 100 MPH. Pero va a suceder.

Hay una razón por la cual los autos con velocidad récord no tienen hoyuelos, y una razón por la cual los fabricantes de automóviles prueban sus autos en túneles de viento.

Answer 10

Esta es una gran pregunta. Mythbusters realmente hizo un episodio con esto en él:
Dimpled Car MiniMyth

Respuesta corta: su auto inalterado tenía 26.X millas por galón, el auto recubierto de arcilla (actuando como su control para la siguiente parte) 26.X millas por galón, y el auto con hoyuelos tenía 29.65 millas por galón. Eso es alrededor de un aumento del 10% en la eficiencia del combustible. No sé si alguien más ha hecho esto (probablemente lo haya hecho), pero vale la pena verlo con solo 3:48 de longitud.

Gran pregunta y espero que esto haya ayudado.

(pero Bruce también tenía razón, incluso los cazamitos pensaron que habría sido el menos exitoso)

Answer 11

Hay algunas razones ya mencionadas, pero un factor importante para las compañías automotrices es el costo. Es fácil fabricar una lámina de aluminio relativamente lisa. No tanto cuando necesita sangrarlo con hoyuelos perfectos en toda la hoja. También hace que el montaje sea más difícil, porque ya no puede levantar piezas planas de metal con una ventosa.

Answer 12

Creo que los hoyuelos deben ser proporcionales al objeto en cuestión.

Para un automóvil, los hoyuelos deben ser demasiado grandes y profundos en comparación con las pelotas de golf. Solo entonces reducirán la resistencia.

Kunal Singhai

Socio ejecutivo

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Answer 13

Pasé por esto con los fabricantes de balones de fútbol.

Resulta que la profundidad de un hoyuelo efectivo está relacionada con el diámetro del objeto.

Se necesitarían hoyuelos enormes (profundos) en un balón de fútbol y hoyuelos masivos en el automóvil para ser efectivos.

Hay otras formas de reducir el arrastre de fricción de la piel.

Answer 14

Como muchos señalan, para los vehículos de consumo, la estética de la comercialización es probablemente un gran problema.

Dada la forma en que se estampan las partes del cuerpo, no me parece que haya una limitación de fabricación particular si los sellos y las matrices se hacen con muescas. Ya tienen pliegues rectos que deben alinearse cuando se ensamblan desde diferentes paneles.

Creo que lo más interesante es si sería aplicable a los vehículos de la flota donde se entiende que la energía es una gran parte del TCO. Los tractores para camiones de larga distancia podrían ser una aplicación plausible. Tenga en cuenta que con los bajos costos de combustible en este instante, no hay tanta presión aquí como en otras ocasiones en el pasado.

Puede que no me sorprenda ver tractores eléctricos, cada vez que llegan, que usan tratamientos aerodinámicos más agresivos que los que actualmente son comunes con los motores diesel.

Answer 15

Las vieiras o hoyuelos en una pelota de golf están ahí para crear resistencia y una capa de flujo de aire laminar. Esto ayuda en el control de la pelota, dependiendo de cuánta velocidad y rotación haya impartido el golfista con el palo. La rotación crea áreas de presión positiva y negativa que ayudan a la curva de la bola. Algunos golfistas pueden dar un giro superior a la pelota para controlar la cantidad de palomar o distancia que obtienen, y luego dejar caer la pelota estacionaria donde quieran.

Answer 16

Gran respuesta de Tom.

También sospecho que el estilo y el diseño significan MUCHO más para los fabricantes que eficiencia.

El “aspecto con hoyuelos” podría no ser bien recibido y eso sería fatal para los esfuerzos de marketing.

Answer 17

Hay formas más simples de causar el mismo efecto de capa límite en un automóvil. Una pelota de golf necesita hoyuelos en todos los lados porque gira. Un automóvil no gira, por lo que la forma de la parte delantera puede determinar cómo se ve el flujo de aire. Una pelota de golf recorre aproximadamente 130 mph del conductor, 110 de una plancha. Dado que el arrastre aumenta al cuadrado de la velocidad, una pelota de golf es mucho más sensible al diseño de arrastre que un automóvil. Además, los hoyuelos también se usan para generar elevación. No hay necesidad de generar ascensor en un automóvil.

Answer 18

El costo de fabricación sería más alto y estéticamente a la gente no le gustará, así que no lo compraría.