في خطوة مهمة نحو تعزيز كفاءة المركبات ذاتية القيادة، تمكَّن باحثون من جامعة “ووهان للتكنولوجيا” في الصين من تحسين الأداء الديناميكي الهوائي لهذه المركبات.
وركز البحث المنشور في دورية “فيزيكس أوف فلويدز” (Physics of Fluids) على تقليل السحب الهوائي الناتج عن الحساسات الخارجية مثل الكاميرات، وأجهزة قياس المسافات بالليزر، والتي تُعد أساسية لعمل هذه المركبات.
وأظهرت نتائج البحث أن التصميم المحسَّن يقلل السحب الهوائي بنسبة ملحوظة تصل إلى 3.44%، مما يساهم في تقليل استهلاك الطاقة، وزيادة المسافة التي يمكن للمركبات قطعها.
والسحب الهوائي هو القوة المقاومة التي يواجهها الجسم أثناء تحركه عبر الهواء، والتي تحدث نتيجة اصطدام الهواء بالجسم المتحرك، مما يسبب مقاومة لحركته.
السيارات ذاتية القيادة
يُعتبر السحب الهوائي أحد العوامل المهمة التي تؤثر على كفاءة استهلاك الطاقة للمركبات، بما في ذلك المركبات ذاتية القيادة، حيث يزيد من استهلاك الوقود، أو الطاقة، ويقلل من المسافة التي يمكن قطعها.
وبحسب البحث الجديد، فقد تم تحسين التصميم باستخدام مزيج من الأساليب الحاسوبية والتجريبية.
في البداية، طوَّر الباحثون منصة حاسوبية آلية لتحليل التصميمات المختلفة، تكون مسؤولة عن إجراء محاكاة دقيقة للتدفق الهوائي حول المركبة ذاتية القيادة مع الحساسات المثبتة عليها.
وجمع الباحثون بعد ذلك بين تصميمات تجريبية، ونماذج بديلة مع خوارزميات تحسين للأشكال الهيكلية للحساسات المثبتة على المركبة، مثل الكاميرات، وأجهزة قياس المسافات بالليزر، بحيث تقلل من السحب الهوائي.
وبعد تحسين الأشكال الهيكلية، أجرى الباحثون محاكاة للنموذجين، (الأساسي والمُحسَّن)، واستُخدمت هذه المحاكاة لتحديد التغييرات في السحب الهوائي، والأداء الديناميكي الهوائي.
وللتحقق من دقة وموثوقية النتائج، أُجريت تجربة في نفق الرياح، حيث تمت دراسة تأثير التغييرات في تدفق الهواء حول الحساسات، وتوزيع الضغط على الجسم الخارجي للمركبة.
وقال المؤلف الرئيسي للدراسة، ييبينج وانج، إن الحساسات المثبتة خارجياً تؤدي إلى زيادة كبيرة في السحب الهوائي، وخاصة من خلال زيادة نسبة سحب التدخل ضمن إجمالي السحب الهوائي.
وأضاف وانج أنه “مع الأخذ في الاعتبار هذه العوامل -التفاعلات بين الحساسات وأثر الأبعاد الهندسية على سحب التدخل- من الضروري إجراء تحسين شامل لهذه الحساسات خلال مرحلة التصميم”.
بعد تحسين التصميم، اكتشف الباحثون انخفاضاً بنسبة 3.44% في إجمالي السحب الهوائي للمركبة ذاتية القيادة.
ولاحظ الفريق البحثي تحسناً في تدفق الهواء، مع تقليل الاضطراب حول الحساسات، وتحسين توزيع الضغط في الجزء الخلفي من المركبة.ومقارنة بالنموذج الأساسي، قلَّل النموذج المُحسَّن من معامل السحب الهوائي بنسبة 5.99% في المحاكاة، كما تحسَّن الأداء الديناميكي الهوائي بشكل كبير في المحاكاة غير المستقرة.
وأردف وانج بالقول إن من خلال هذه النتائج يمكن أن توجّه الأبحاث تصميم المركبات ذاتية القيادة الأكثر كفاءة من الناحية الديناميكية الهوائية، مما يمكنها من السفر لمسافات أطول.
اكتشاف المزيد من مركز الكوثر الثقافي التعليمي
اشترك للحصول على أحدث التدوينات المرسلة إلى بريدك الإلكتروني.
