что такое диффузор в машине фото
Диффузор
Диффузорами называют любые детали, которые перераспределяют воздушные потоки. В автомобиле носить название диффузор могут три элемента. Корпус вентилятора, который так и называют – “диффузор вентилятора”, деталь в карбюраторе о котором так и пишут – “диффузор карбюратора” и часть дополнительного обвеса кузова автомобиля — “диффузор кузова”.
Диффузор Кузова
Диффузор кузова — часть дополнительного обвеса автомобиля, которая выполняет функцию перераспределения встречного воздушного потока между днищем и дорожным покрытием. Обычно является элементом тюнинга или конструктивной частью спортивного автомобиля. Но может быть установлена на серийную машину.
Зачем нужен диффузор кузова
Основным назначением диффузора является улучшение аэродинамических характеристик автомобиля. Он преобразует кинетическую энергию набегающего потока воздуха и создает под днищем область разрежения, которая стремится прижать автомобиль к дороге. Рост прижимной силы повышает качество сцепления покрышек с дорожным покрытием. За счет этого автомобиль получает улучшенную маневренность, эффективный разгон, безопасное торможение. Дополнительной функцией диффузора может быть распределение воздушного потока для дополнительного обдува тормозных механизмов.
Конструкция и расположение диффузора кузова
Диффузор для задней части автомобиля
Чаще всего диффузор монтируется под днищем в задней части автомобиля. Также он может быть установлен прямо под бампером.
Диффузор состоит из нескольких конструктивных элементов. Продольные ребра, образующие каналы для воздуха, которые разбивают поток и увеличивают его скорость. Также они ограничивают воздушный поток с боков. Иногда такие ребра могут еще и направлять воздух на диски и тормозные колодки.
Современные диффузоры изготавливают из высокопрочного и легкого углепластика (карбона). Диффузор вне зависимости от конструкции содержит пустоты, которые увеличиваются в объеме по всей его длине – для легкости конструкции.
Принцип его работы
Действие диффузора кузова основано на законе Бернулли. Объем воздуха, проходя через узкие каналы устройства, разбивается на несколько отдельных потоков. При этом скорость среды возрастает, что приводит к снижению давления. На выходе из диффузора давление сравнивается с атмосферным, а под днищем оно будет ниже. Благодаря возникающему разрежению воздуха прижимная сила увеличивается. Данный эффект позволяет повысить общую прижимную силу и снизить подъемную силу задней части автомобиля.
Большое значение имеет соблюдение правильного угла наклона стенок диффузора, который не должен резко изменяться. Поток воздуха не должен отделяться от верхних и боковых плоскостей. Вертикальные перегородки помогают повысить его эффективность и гарантировать, что воздух будет выбираться из-под днища и не влиять на верхнюю часть кузова автомобиля.
Виды диффузоров бампера
В зависимости от конструкции и места размещения различают несколько типов диффузоров:
Секреты аэродинамики: в поисках идеального диффузора
Ведущие команды Формулы 1 активно работают и создают оригинальные диффузоры – важнейшие аэродинамические устройства гоночных автомобилей (болидов). Время покажет, какая команда преуспела в этой области. А мы поговорим об основах аэродинамики гоночного автомобиля, чтобы понять, какой проект наиболее эффективен.
Ключевая роль диффузора на современном болиде – ускорение потока воздуха под автомобилем для создания области низкого давления и, тем самым, увеличения прижимной силы.
Вот чем суть процесса. Задняя часть кузова болида сделана таким образом, что она «вытягивает» воздух из-под кузова болида. Благодаря этому, автомобиль больше прижимается к трассе, создавая тем самым больший уровень сцепления шин с дорогой, чем тот какой он мог быть только с помощью шин и настройки подвески. Такое явление называется аэродинамическое сцепление.
Яркое воплощением этой теории было замечено на гоночном автомобиле Chaparral 2J. Пара вентиляторов в задней части автомобиля высасывает воздух из-под днища и выталкивает его на дорогу. Автомобиль больше похож на «обратное» судно на воздушной подушке.
Задача диффузора на гоночном автомобиле – ускорить воздушный поток в нижней части болида. В результате:
а)снижается давление под кузовом;
б)возникает разница давлений между верхней и нижней частями автомобиля;
в)генерируется прижимная сила;
д)возникает большее сцепление шин с дорогой;
е)болид проходит повороты с большей скоростью.
Получаем ключевой фактор для победы в гонках — скорость.
Диффузор увеличивается в объеме вдоль своей длины, создавая пустоты, которые заполняются воздухом, проходящим под днищем болида. Поток воздуха ускоряется (эффект Вентури) при прохождении узкой части диффузора, создавая желаемое низкое давление. Затем скорость потока возвращается к скорости окружающих частиц воздуха (Рис.1).
Углы наклона стенок диффузора важны. Они должны изменяться плавно постепенно, чтобы не допустить отделение потока от верхних или боковых сторон.
Добавление вертикальных перегородок к диффузору помогает оптимизировать эффективность его работы, гарантируя, что воздух будет высосан только из-под днища, и конструкция не будет воздействовать на верхнюю часть болида.
На рисунке показано как распределяется давление в диффузоре: синий цвет — области низкого давления, красный – высокого. Ясно видно снижение давления в области сужения диффузора, где скорость потока воздуха увеличивается, а давление снижается. Поскольку это происходит под днищем, то болид «присасывается» к земле. Данное явление — следствие работы диффузора.
Скорость воздуха уменьшается по мере его продвижения вдоль диффузора (рис 3 и 4), который в свою очередь повышает давление показанного на рис.2.
На рис. 3 и 4 показана скорость потока воздуха под днищем автомобиля: цвет красный – высокая скорость, синий – низкая.
Чем больше будет объем диффузора, тем больше воздуха он будет высасывать из-под днища, тем возникнет большая прижимная сила, а значит болид получит преимущество в гонке.
До 2011 года команды Brawn, Toyota и Williams благодаря нечетким формулировкам регламента из-за которых некоторые пункты можно было интерпретировать по разному, стали применять двойные диффузоры (другие названия «вторичный», «щелевой», «призрачный»), объем которых был большим, а следовательно они развивали большую мощность по сравнению с диффузорами которые подразумевались регламентом. По оценкам специалистов двойной диффузор давал преимущество в одну секунду на круге. Благодаря этой системе команда Brawn сумела выиграть сезон 2009 года в личном и командном зачетах.
В 2009 году технические директоры Формулы 1 договорились о запрете двойных диффузоров с 2011 года. Было наложено ограничение на объем диффузора путем сжимания высоты и ширины.
Устройства последних лет были намного длиннее, чем образцы 2009 года. Но возникла новая проблема – турбулентность, которую создают диффузоры, негативно влияет на прижимную силу идущих вслед болидов.
Многие автовладельцы задумываются о том, как преобразить свой автомобиль с помощью аксессуаров тюнинга. Однако, есть и такие, кто желает не только внешних доработок своего авто, но и практической пользы. Именно таким элементом тюнинга является диффузор кузова автомобиля.
Функции диффузора
Автомобильный диффузор кузова служит для улучшения аэродинамических качеств транспортного средства. С его помощью потоки воздуха, проходящие под днищем авто, разряжаются и, таким образом, автомобиль получает прижимную силу к дороге. Другими словами, преобразуется кинетическая энергия встречного потока воздуха в повышенное давление. 
Работа диффузора. Розовым цветом показаны зоны повышенного давления (близкого к атмосферному), созданные передней юбкой и задним диффузором
Конструкция
Как правило, диффузор изготавливается из карбона (углепластика). В своем строении он имеет пустоты, что позволяет существенно снизить его вес.
Его ребра служат рассекателями воздушных потоков, тем самым увеличивая скорость прохождения воздуха под авто. В некоторых случаях с помощью ребер могут распределяться воздушные потоки на тормозные колодки и диски.
Если Вы заметили ошибку, неточность или хотите дополнить материал, напишите об этом в комментариях, и мы исправим статью!
Что такое выдувной диффузор и чем он отличается от простого
В современной машине Формулы-1 днище и диффузор отвечают за генерирование примерно 40 % прижимной силы. Так что мало кого удивляет, что аэродинамические департаменты проводят так много времени, уточняя конструкции днища и никогда не прекращая думать о том, как бы ещё увеличить прижимную силу. В прошлом сезоне команды использовали двойной диффузор, который в этом году уже запрещён.
В современной машине Формулы-1 днище и диффузор отвечают за генерирование примерно 40 % прижимной силы. Так что мало кого удивляет, что аэродинамические департаменты проводят так много времени, уточняя конструкции днища и никогда не прекращая думать о том, как бы ещё увеличить прижимную силу. В прошлом сезоне команды использовали двойной диффузор, который в этом году уже запрещён.
Чтобы лучше объяснить принципы работы выдувного и простого диффузоров, технический директор Lotus Renault GP Джеймс Эллисон ответил на несколько вопросов.
Вопрос: Джеймс, что такое выдувной диффузор?
Вопрос: Почему он создаёт больше прижимной силы?
Джеймс Эллисон: Стандартный диффузор работает, создавая низкое давление под днищем машины, что помогает прижимать болид к земле. Так что с использованием энергии выхлопных газов, этого очень мощного потока газов, вы можете создавать намного меньшее давление под днищем и, соответственно, увеличивать уровень прижимной силы.
Вопрос: Каковы главные сложности при создании эффективной системы?
Вопрос: Влиял ли выдувной диффузор на стиль пилотажа?
Джеймс Эллисон: Очевидно, что гонщик всё время влиял на работу мотора, то давя на газ, то нет. Из-за этого сила потока выхлопных газов меняется, равно как и уровень дополнительной прижимной силы. Чаще всего этот уровень меняется прямо на апексе поворота, где пилот начинает давить на газ. Это означает, что пилотам нужно искать другие траектории и немного по-другому использовать педаль, чтобы максимально использовать днище.
Диффузоры Шредера — акустика по-дилетантски
Как обычно, запись будет длинная и нудная. Кому теория неинтересна — перематывайте в самый конец, там будут картинки )))
Все описанное придумано не мной, а собрано на просторах сети. Область знаний совсем не моя, надеюсь нигде не напортачил, если кто какой криминал найдет — поправляйте!
COVID-19 провоцирует на работу с проектами второго, третьего, девятого и двадцать третьего эшелонов. Вот и я неожиданно добрался до акустики в квартире.
Несмотря на любовь к качественному звуку дома, по части акустической подготовки я никогда особенно не заморачивался — все-таки в квартире в первую очередь должно быть удобно жить, это же не концертный зал. Поэтому при ремонте 8 лет назад «акустическая подготовка» свелась к шумоизоляции стены от соседей. Ну и место размещения акустических систем я выбрал на этапе планировки, чтобы не пристраивать их куда-нибудь в угол потом. В остальном обычная жилая комната: диван, полки с книгами, шкаф с посудой, рабочий стол, телевизор.
Но в начале февраля этого года стало интересно, а как на самом деле обстоят дела с акустикой помещения?
Известно, что два уха человеку даны чтобы определять положение звука в пространстве. Делается это мозгом автоматически, по разнице во времени между поступлением сигнала слева и справа. Например, справа от меня что-то бамкнуло, и звук прилетел в правое ухо. А в левое ухо он прилетит позже, либо обогнув голову (за счет дифракции), либо отразившись от стен и предметов. Вот по этой разнице мозг и поймет, что источник находится справа.
По мере снижения частоты (= увеличения длины волны) этот эффект снижается, так как размер головы в районе 20-25 см сопоставим с длиной звуковой волны частотой 1,3-1,6 кГц; соответственно снижение частоты приведет к тому, что разность фаз между двумя ушами будет все сложнее уловить. Именно поэтому низкочастотные источники в пространстве позиционируются хуже — комара на слух поймать можно, а грохот поезда идет как будто бы со всех сторон.
Но музыку мы слушаем обычно не в чистом поле, а в помещении. Значит огромное количество звуковой информации будем получать от отраженного сигнала. Понятно, что при отражении часть энергии сигнала расходуется, и он постепенно ослабевает. Если отражающие поверхности хорошо отражают сигнал — то он будет отражаться многократно, слабо при этом затухая. Комната при этом гудит и звенит, это называется реверберация.
Бывают, конечно, студии звукозаписи и шоурумы для прослушивания — там выполняется акустическая подготовка с уклоном в поглощение звука, а не в рассеивание. Но жить в таком помещении очень неуютно, так как элементарный бытовой вопрос ориентирования в пространстве на слух становится трудноразрешимым. В темноте просто невозможно определить насколько далеко еще до стены 🙂
Поэтому для домашнего аудио, в бытовой квартире без специализированного помещения обычно стараются акустическую подготовку выполнять локально, для конкретных источников звука (акустических систем). Для этого используются разные прибамбасы, об одном из которых я и расскажу — о диффузоре Шредера.
Манфред Шредер был специалистом в области акустики (насколько я понимаю, одним из первых); проводил исследования концертных залов. В частности, им была разработана вот такая шкала для звукового диапазона частот (спасибо, doctor-sound.com.ua!)
Диапазон А — это частоты, длина волны которых превышает длину волны помещения. То есть никаких резонансов и стоячих волн образоваться не может принципиально. Это область звукового давления, то есть звук не локализуется совсем. Для моей комнаты 6х4 метра предел этого диапазона F1 = 55 Гц.
Диапазон B — в нем работает волновая акустика, то есть собственные резонансы комнаты и гармоники низших порядков. Сверху он ограничен частотой Шредера — F2, она определяется по формуле, к ней позже вернемся.
Диапазон С — в нем все еще влияют резонансы комнаты (вернее уже их гармоники высших порядков), но уже начинает работать геометрическая акустика, то есть отражение сигнала и разность фаз. Верхняя граница примерно равна четырем F2.
Диапазон D — область работы исключительно геометрической акустики. Длина волны настолько мала, что никаких стоячих волн не может быть принципиально, звук обязательно отразится под углом.
Частота Шредера зависит от размера помещения (его объема V) и времени реверберации RT60 (то есть затухания звука). Второй параметр позволяет учесть как раз «общую акустическую подготовку» — покрытие стен, потолка и пола, наличие мебели, параллельность поверхностей. Чем меньше время реверберации — тем быстрее будет затухать звук и тем ниже будет частота Шредера.
Почему так важно, чтобы частота Шредера была пониже? Потому что со стоячими волнами бороться труднее. А если они образуются в том диапазоне частот, где мы привыкли ориентироваться по фазе звука, о «сцене» можно забыть.
ЧАСТЬ 2. Расчеты и измерения
Значит, нужно определить RT60. Не буду вдаваться в подробности методики, но смысл примерно такой: необходимо подать в комнату звуковой сигнал, а потом измерить, сколько времени потребовалось на его затухание. Желательно, на разных частотах, но если такой возможности нет — используют частоту 500 Гц. Я пользовался софтом Room EQ Wizard v5.19. Он распространяется свободно. Для измерений нужно со звуковой карты подать сигнал на усилитель, а измерительным микрофоном снять отклик помещения. Вместо измерительного микрофона я использовал шумомер по шкале С — это не совсем годится для измерений АЧХ, но для реверберации вполне сойдет.
Получилась вот такая картинка — это график изменения времени реверберации по частотам. Вот тут подробнее про него. Графиков так много потому, что есть различные методики расчета RT60, но основной разброс у них в частотах ниже 200 Гц, это не так принципиально. Выше этой частоты все графики болтаются в районе 0,4 с. Для комнаты в 72 м3 это неплохой результат (для комнат до 50 м3 рекомендуется 0,3 с, от 50 до 200м3 — 0,4-0,6 с).
Теперь у нас есть величина RT60 = 0,4 с, объем комнаты известен — 72 м3, можно посчитать частоту Шредера. У меня получилось F2 = 2000 * SQRT(0,4/72) = 149 Гц. Это прекрасно! Это значит, что в НЧ диапазоне акустические проблемы со стоячими волнами и резонансами ограничены частотой, где на них можно практически забить. Но это не мешает поработать с СЧ диапазоном, где содержится большая часть звуковой информации — речь, вокал и большинство инструментов.
Для этого нужно понять, где в комнате находятся «площадки первых отражений» — области, от которых сигнал от источников звука поступает к слушателю минимально ослабленным. Так как мы решили, что в этом диапазоне действуют правила геометрической акустики, то эти площадки можно построить по принципу «угол падения равен углу отражения» вручную. Однако удобнее воспользоваться онлайн-калькулятором, например вот тут.
К сожалению, калькулятор не меняет масштабы чертежа в соответствии с заданными размерами (у меня акустика стоит вдоль длинной стены), но суть от этого не меняется.
Вот именно в красных областях на стенах, полу и потолке должны располагаться разнообразные рассеиватели — тогда звук до слушателя будет доходить в первую очередь из источников, а комната мало будет на это влиять. Появится «сцена», «стереопанорама» и прочие аудиофильские радости.
Мне, в некоторой степени, повезло. Слева область первых отражений попала как раз в дверь соседней комнаты, которая никогда не закрывается. Значит, все, что туда попало — пропало. Справа эта область упирается в окно с глубоким подоконником и плотной шторой. Все это тоже работает как рассеиватель.
С полом делать особенно нечего — пышные ковры в силу избытка дома аллергиков завести не получится. С потолком тоже вряд ли — правда, он натяжной, соответственно имеет небольшую кривизну и должен слегка рассеивать. Кроме того, как раз в этом месте висит большая люстра.
Остаются две проблемные зоны — между акустикой спереди и за спиной слушателя. Дайте-ка угадаю, что у Вас дома между акустикой? Телевизор? И с этим ничего не сделать, разве что раздвижной экран для него. Правда, в моем случае он висит на полметра выше акустики и наклонен, но вряд ли это сильно поможет. Акустика стоит шире, чем края телевизора, поэтому там, на стенах, можно разместить те самые рассеиватели — диффузоры Шредера. Тут есть еще один фокус: ширина зоны (и не только этой, кстати), зависит от расстояния между стеной и акустикой. Если акустику отодвинуть от стены, то область сузится, а если придвинуть — расширится. Обычно при прослушивании я акустику инстинктивно от стены отодвигал на метр, но так жить неудобно, все вечно норовят споткнуться. Если же голую стену защитить от отражений, то акустику можно придвинуть без потери качества.
За спиной слушателя ровная стена. С картиной. Но если обратиться к размерам, станет очевидно, что область первых отражений имеет ширину всего-то 60 см. Поэтому пока будем считать, что картины и подушки на спинке дивана достаточно.
ЧАСТЬ 3. ДИФФУЗОР ШРЕДЕРА
Проектирование и изготовление этой конструкции много где широко освещается — например, вот статья, или вот отчет. Есть даже промышленные образцы. Но это, конечно, не наш путь.
Смысл устройства такой: за счет точно рассчитанной глубины «колодцев» одинаковой ширины формируются многократные отражения волн внутри них, что приводит к их значительно задержке по времени. То есть звук, попавший в такую штуку, попадет к слушателю позже, что условно «раздвинет границы» помещения. Кроме того, диаграмма рассеивания диффузора имеет форму полуцилиндра, то есть звук от одного источника, вошедший под одним углом, полетит обратно под разными углами. Добиться такого эффекта просто нанесением на стену неровностей, типа ячеек для яиц, нельзя, так как размер будет несопоставим со здравым смыслом.
Диффузоры Шредера делаются не от балды, а рассчитываются. Сначала нужно определиться с порядком — количеством колодцев. Их может быть 7, 11, 13, 17, 23 — ряд простых чисел. Чаще всего встречаются самые простые, N7. Увеличение порядка позволяет получить более равномерную диаграмму рассеивания.
Далее выполняется расчет глубины под конкретную частоту. Или наоборот, частоты при выбранной глубине. Я пошел вторым путем, так как исходил из эстетических соображений, а частотный диапазон в любом случае достаточно широкий, чтобы перекрыть интересующую меня область средних частот.
Для расчетов я скачал калькулятор QRDude. Там все наглядно и понятно, можно поиграть с размерами.
Выбрав удобоваримую полную толщину и ширину, а так же толщину стенок колодцев (обратите внимание, это важно, исходите из доступного материала — я закладывал фанеру 6 мм), можно посмотреть, что получилось.
Итак, моя конструкция перекрывает диапазон от 372 до 4648 Гц, более чем достаточно: нижняя граница попадает в фа-диез первой октавы, это половина диапазона гитары или певца-тенора. В калькуляторе есть прикольная кнопочка 
Ну ладно, размеры есть, разрешение от жены получено — поехали делать!
ЧАСТЬ 4. ИЗГОТОВЛЕНИЕ
Изначально я думал заказать распил у знакомых фрезеровщиков. Но грянул карантин, и на даче стало настолько нечего делать, что дошли руки и до этого. Заказал в Леруа Мерлен с доставкой на дачу материал (фанеру лиственницы на декоративные детали, березовую 6мм на перегодки) и приступил к работе.
На изготовление двух диффузоров высотой 1220 мм и шириной 482 мм мне потребовался один лист фанеры лиственницы 2,44х1,22 м и два листа березовой 1,525х1,525, а так же несколько реек 30х20.
Для распила использовал универсальную пилу — торцовку-циркулярку. Конечно, если есть стационарный станок с большой плитой — получится ровнее и аккуратнее, но тут задача просто ровно пилить по прямой. Из лиственницы изготовил внешний корпус и донышки колодцев. Из березы — перегородки. Рейка пошла на всякие вспомогательные элементы.
После того, как распил готов — самое нудное, разметка. Но торцевых деталях корпуса (в моем случае верхней и нижней) нужно начертить будущие колодцы в точном соответствии с картинкой из калькулятора. На месте донышек я приклеил кусочки рейки шириной 37 мм (как колодцы в калькуляторе). Обязательно нужно учесть толщину донышка — то есть к глубине колодца прибавить еще 9 мм. Чтобы не провтыкать с шириной перегородок — сделал из обрезков фанеры полоски, которые вкладывал при склеивании. Клеил все на столярный ПВА.
Теперь нужно к боковым панелям корпуса приклеить бруски, чтобы собрать сам корпус. Это единственные детали в моей конструкции, которые дополнительно держатся на саморезах, причем в боковые стенки саморезы вкручены изнутри, чтобы не было видно шляпок. На переднем плане — варианты окраски имеющимися лаками и морилками.
Собираем корпуса. Очевидно, что фанера из лиственницы большим спросом не пользуется — листы приехали довольно здорово гнутые, хранились неправильно. Из-за этого длинные стенки выгибались внутрь, и для жесткости пришлось добавить изнутри продольные ребра из рейки — так же прикрученные саморезами.
Но какая же фанера красивая!
Перед дальнейшей сборкой все нужно окрасить, потом это будет очень неудобно. Корпуса были покрыты смесью двух морилок — «красное дерево» и «венге», чтобы примерно попасть в цвет отделки комнаты. Отделка довольно пестрая, поэтому не так важно, на самом деле, как именно будет. После покрытия морилкой корпуса оставил сушить с распором изнутри, чтобы пока фанера влажная немного ушло напряжение. Не знаю, мне кажется, что помогло.
Корпуса и перегородки покрывал мебельным лаком НЦ-222М, он быстро сохнет и не имеет цвета практически. Донышки покрыл лаком НЦ-218М — он дает желтоватый оттенок, хотя и довольно долго источает противный запах, за что я его недолюбливаю.
Ну а дальше начинаем вклеивать перегородки. Для экономии материала и веса изделия я их делал разной глубины, соразмерно колодцам. Но по переднему краю они все должны быть выровнены! Приклеивал к брускам на торцах, так же вкладывал бруски внутри, чтобы выдерживать ширину.
Когда все перегородки на месте — вклеиваем донышки. Если все сделано точно, то ничего подрезать не придется. Минимальные зазоры ни на что не влияют — здесь важна перпендикулярность и размеры колодцев.
Вот что получилось.
Крепежа ни с какой стороны не видно — шляпки саморезов есть только на верхней и нижней стенках, они скрыты от зрителя. Кстати, на этих стенках фанера установлена «изнанкой наружу», чтобы внутри колодцев был красивый рисунок.
На стену все это предполагается крепить с помощью металлических полочных консолей — с обратной стороны они прекрасно поместятся в колодцах, и ничего не будет видно. Собственный вес конструкция держит — а ведь получилось по 14 кг!
К сожалению, пока домой привез только один — не хотел оба сразу в багажник наваливать, боялся побить. Поэтому оценить в интерьере сложновато. Ясно только, что с цветом можно было не заморачиваться, очень уж все пестрое в комнате. Но красивая фанера, слов нет!