排水系統(tǒng)為何會(huì)用到空氣動(dòng)力學(xué)?
對(duì)于熱愛賽車的朋友們來說,一定不會(huì)對(duì)一個(gè)科學(xué)名詞感到陌生,這個(gè)詞語就是“空氣動(dòng)力學(xué)”。空氣動(dòng)力學(xué)在賽車運(yùn)動(dòng)當(dāng)中扮演著非常重要的角色,在引擎的研發(fā)相對(duì)穩(wěn)定的情況下,空氣動(dòng)力學(xué)幾乎主宰著一輛賽車的全部性能。
一輛賽車從外形到配件,都遍布著出于空氣動(dòng)力學(xué)的考量,不論是尾翼的設(shè)計(jì)還是雙層擴(kuò)散器、廢氣驅(qū)動(dòng)擴(kuò)散器的設(shè)置,空氣動(dòng)力學(xué)在賽車領(lǐng)域的應(yīng)用,幾乎可以與航空工業(yè)并駕齊驅(qū),甚至有過之而不及。

空氣動(dòng)力學(xué)主要的研究方向是保證車輛在前進(jìn)中的穩(wěn)定,同時(shí)盡可能減少空氣阻力。而賽車在減少阻力的同時(shí),還要考慮到另外一重影響,叫做“地面效應(yīng)”。通俗來講,就是要通過風(fēng)阻的設(shè)計(jì)使賽車行駛過程中產(chǎn)生下壓力,增強(qiáng)賽車的抓地力。

嚴(yán)格來講,地面效應(yīng)只適用于高速空氣動(dòng)力學(xué),因?yàn)閺拿裼密嚾粘P旭偟乃俣葋砜矗鄬?duì)于車輛自身的重量,空氣阻力產(chǎn)生的下壓力幾乎可以忽略不計(jì),只有在車身質(zhì)量相對(duì)較輕,同時(shí)又以極高的速度行駛的賽車運(yùn)動(dòng)中,地面效應(yīng)的概念才能得到應(yīng)用。

在賽車領(lǐng)域,工程師通過特制的底盤,縮小賽車底部與賽道表面之間的間隙,這個(gè)間隙的數(shù)值越小,賽車底盤與賽道間流動(dòng)的空氣速度就越大,在賽車疾駛的過程中,將會(huì)形成一個(gè)近似于真空的空間,賦予賽車強(qiáng)大的吸地效應(yīng)。根據(jù)伯努利方程,空氣流動(dòng)速率越大,靜壓力也越小,賽車所受的氣動(dòng)負(fù)升力就越大,因此賽車行駛得越快,被“吸附”在賽道上的力也就越大。

地面效應(yīng)的應(yīng)用,使賽車在提升速度的同時(shí)又保證了充足的抓地力,使車手對(duì)于賽車不論在轉(zhuǎn)彎還是行駛中都更易于掌控。但為了防止過于追求更高的轉(zhuǎn)彎速度而引發(fā)事故,賽車組委會(huì)對(duì)賽車的底盤高度最終還是會(huì)做出相應(yīng)的限制。比如在F1賽場(chǎng)上,F(xiàn)IA規(guī)定賽車底盤上必須安裝一個(gè)10mm厚的木板,若此木板低于9mm,將被取消比賽資格。

賽車通過地面效應(yīng)獲得的收益不用多說,但也并非絲毫沒有弊端。在賽車疾馳的地面效應(yīng)中,對(duì)賽道平整度甚至下水管道都有著極高的要求。在今年F1馬來西亞站第二場(chǎng)練習(xí)賽中,格羅斯的賽車就因?yàn)橘惖礼烤w松動(dòng),在賽車經(jīng)過時(shí)突然翹起,瞬間導(dǎo)致賽車爆胎撞墻幾乎報(bào)廢,格羅斯也因此遺憾地提前結(jié)束了自己的比賽。

事實(shí)上,這件事情的發(fā)生并不是孤例,在很多賽場(chǎng)上,都發(fā)生過井蓋被氣流掀起的事故。下水口是賽車場(chǎng)應(yīng)對(duì)雨水天氣的必備設(shè)施,關(guān)系到場(chǎng)地的使用效率,如何保證下水的效率,同時(shí)又提升賽車經(jīng)過時(shí)候的安全性能?設(shè)計(jì)者不得不從窨井蓋的設(shè)計(jì)上反思這個(gè)安全問題。
而在鄭州國際賽車場(chǎng),賽車場(chǎng)排水系統(tǒng)選用德國進(jìn)口的排水管道,采用高強(qiáng)度樹脂混凝土一體澆筑而成,整體施工排管,封藏于賽道地坪之下,不僅易于保養(yǎng),使用壽命長(zhǎng),而且因?yàn)槠湟惑w成型,擁有極高的安全系數(shù)。任由賽車疾馳而過,也不會(huì)產(chǎn)生松動(dòng)而被掀起的情況,讓車手可以專注于比賽,絲毫不用擔(dān)心意外的產(chǎn)生。


作為中原首座賽車場(chǎng),鄭州國際賽車場(chǎng)的營造可以用“匠心”來形容,從設(shè)計(jì)到規(guī)劃再到最后的施工執(zhí)行,每一步都經(jīng)過仔細(xì)模擬與演算,未來將作為一張城市名片矗立于中原大地之上。相信項(xiàng)目落成時(shí),將會(huì)掀起中原賽車風(fēng)潮,帶動(dòng)中原汽車文化運(yùn)動(dòng)的發(fā)展,推動(dòng)中原汽車產(chǎn)業(yè)規(guī)模的擴(kuò)大,助力城市經(jīng)濟(jì)與文化蓬勃發(fā)展。

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