Izboljšanje aerodinamike z študijo interakcije med kolesom in kolesarjem

Podjetje Cervelo je bilo ustanovljeno 1995, ko sta se dva inženirja odločila izdelovati kolesa za kronometer. Opazila sta, da profesionalni kolesarji nimajo ne znanja, ne interesa izdelovati vrhunska aerodinamična kolesa. Njihov moto je bil naredidi dizajn/obliko, ki bo najboljša kar se tiče razmerja med aerodinamiko, težo in trdoto kolesa. To kolo je poželo veliko zanimanja in se je začelo praktično samo od sebe prodajati med triatlonci in kolesarji. Podjetje ima enostavno nalogo "pomagati strankam dosegati zmage." Njihova kolesa uporablja profesionalno moštvo CSC, triatlonsko kolo P3 pa je eden izmed uspešnejših koles v zgodovini Ironmana z več kot 20 zmagami.


tokovnice ponazarjajo tok zraka okoli spodnjega dela kolesa in kolesarjevih nog.

Pred kratkim so v podjetju začeli uporabljati tudi orodje za numerične simulacije podjetja ANSYS. Pri izboljšani aerodinamiki kolesa se lahko v 1h kronometra prihrani od 30 do 60 sekund. Največji vpliv oz. največji prihranek in aerodinamično izboljšanje pa lahko dosežemo z optimizacijo dizajna spodnje polovice kolesa, kjer se dogaja mnogo zapletenih tokovnih pojavov.

V primerjavi z zračnim kanalom, ki je prav tako zanesljiva metoda preverjanja aerodinamike modela, pa je CFD numeriča simulacija neprimerno cenejša metoda (model ni potrebno fizično narediti in ga opremiti z merilniki). Prav tako nam CFD analiza omogoča pridobiti vejo količino podatkov in preveriti večjo količino vplivov na postavljen model. Tako lahko vidimo medsebojen vpliv kolesa in kolesarja, modeliramo lahko vrtenje koles (aerodinamika različnih obročev) in modeliramo effekt premikanja tal pod kolesom.


V splošnem je sicer znano, da kolesar, ki vozi za kolesarjem ali v skupini kolesarjev porabi dosti manj energije kot tisti spredaj. Ampak koliko? Študija položaja štirih kolesarjev, ki enkrat vozijo v liniji eden za drugim (levo), drugič pa v skupini (desno), je pokazala naslednje. Zadnji kolesar v liniji (levo) ima za 46 % manj upora kot prvi kolesar. Medtem, ko pa imata bočna kolesarja v majhni skupinici celo več upora kot prvi kolesar. Ta rezultat mogoče velja samo za skupino 4 kolesarjev in ne za večje skupine kolesarjev. Za izračun upora so bila uporabljena porazdelitev tlaka (zgoraj na slikah), kjer rdeče pomeni višji, zeleno pa nižji tlak.

CFD (computational fluid dynamics) numerična analiza bo v prihodnostipripomogla pri študiju effekta bočnega vetra pod različnimi koti glede na kolesarja, celotne aerodinamike kolesa in kolesarja, aerodinamike skupine kolesarjev in pri izboljšavah ostale opreme kolesarjev.

Koristne povezave

Kaj je to Computational Fluid Dynamics (CFD)?

Katedra za
energetsko
strojništvo - KES