เครื่องกำเนิดน้ำวน

ภาพรายละเอียดของปีกด้านหน้าของ Red Bull แข่งขัน RB16 ในระหว่างการฝึกซ้อมก่อนการแข่งขันปี 2020 F1 กรังด์ปรีซ์แห่งโปรตุเกส

ตัวสร้างกระแสลมหมุนวน (Vortex generator) คือพื้นผิวแอโรไดนามิกขนาดเล็กบนรถแข่งฟอร์มูล่าวัน ซึ่งออกแบบมาเพื่อสร้างกระแสลมหมุนวนที่ควบคุมได้ ซึ่งจะช่วยให้ชั้นขอบเขต (boundary layer) เกาะติดกับตัวถังรถในบริเวณท้ายรถ ตัวสร้างกระแสลมหมุนวนที่ดีที่สุดจะช่วยแก้ปัญหาการแยกตัวของกระแสอากาศซึ่งอาจส่งผลเสียต่อแรงกด และเปลี่ยนสิ่งที่อาจเป็นความปั่นป่วนวุ่นวายให้กลายเป็นโครงสร้างการไหลที่มีพลังและมีประโยชน์

ตัวสร้างกระแสลมวนใน F1 คืออะไร?

ตัวสร้างกระแสน้ำวนคือใบพัดหรือครีบขนาดเล็กที่ติดตั้งอยู่บน F1 ตัวถังรถจะสร้างกระแสลมหมุนวนที่ควบคุมได้ ซึ่งจะเคลื่อนที่ไปตามกระแสลมด้านหลังและเพิ่มพลังงานให้กับชั้นอากาศที่ไหลไปตามแผงด้านหลัง กระแสลมหมุนวนนี้จะเพิ่มพลังงานให้กับกระแสลมในบริเวณนั้น ป้องกันการแยกตัวของกระแสลม และช่วยให้พื้นผิวที่สร้างแรงกดทำงานได้อย่างถูกต้อง โดยทั่วไปแล้ว กระแสลมหมุนวนจะมีขนาดเล็ก แต่มีผลกระทบต่อหลักอากาศพลศาสตร์ด้านหลังอย่างมหาศาล

ที่ใช้ตัวสร้างกระแสน้ำวน

• บนแผ่นปลายปีกด้านหน้า เพื่อปรับรูปทรงของกระแสลมที่พัดออกมาจากปีกให้เข้ากับกระแสลมที่ไหลเข้าสู่ส่วนข้างลำตัวเครื่องบิน
• บริเวณขอบพื้น เพื่อกระตุ้นการไหลของอากาศในอุโมงค์เวนทูรีใต้พื้น
• บนท่อระบายความร้อนเบรก เพื่อปรับสภาพการไหลของอากาศที่เกิดจากล้อหน้า
• on diffuser แผ่นกั้นเพื่อรักษาการไหลของการขยายตัวไว้
• บริเวณช่องรับอากาศด้านข้าง เพื่อป้องกันการแยกตัวของกระแสลมในหม้อน้ำ

วิธีการทำงานของเครื่องกำเนิดกระแสน้ำวน

ใบพัดขนาดเล็กที่วางตั้งฉากกับทิศทางการไหลจะสร้างกระแสน้ำวนหมุนวนที่ด้านท้ายของใบพัด กระแสน้ำวนนั้นมีพลังงานจลน์ต่อหน่วยปริมาตรมากกว่าการไหลโดยรอบ และเมื่อมันเคลื่อนที่ไปตามพื้นผิวด้านหลังตัวสร้างกระแสน้ำวน มันจะผสมกับชั้นขอบเขตและป้องกันไม่ให้เกิดการหยุดชะงัก อาจดูไม่สมเหตุสมผลที่การรบกวนเล็กน้อยจะสามารถปรับปรุงคุณภาพการไหลโดยรวมได้ แต่หลักการทางอากาศพลศาสตร์นั้นเป็นที่เข้าใจกันดีมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 แล้ว

เครื่องกำเนิดกระแสลมวนและรถฟอร์มูล่าวันสมัยใหม่

เครื่องกำเนิดกระแสลมวนเป็นส่วนประกอบหลักของทุกสิ่งตั้งแต่ปี 2022 เป็นต้นไป F1 การออกแบบตามหลักอากาศพลศาสตร์ โดยเฉพาะบริเวณขอบพื้นและ diffuserFIA กำหนดความสูงสูงสุดและรูปทรงของสปอยเลอร์เพื่อป้องกันไม่ให้ทีมต่างๆ เกินขอบเขตอากาศพลศาสตร์ที่กำหนดไว้ เมื่อกฎระเบียบเปลี่ยนไปในปี 2022 ทีมต่างๆ ใช้เวลาส่วนใหญ่ในฤดูกาลนั้นเพื่อเรียนรู้ว่าตำแหน่งของตัวสร้างกระแสลมวนแบบใดที่ได้ผลดีที่สุดสำหรับตัวถังรถของตน

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับเครื่องกำเนิดกระแสน้ำวน

ตัวสร้างกระแสลมวนใน F1 คืออะไร?

ตัวสร้างกระแสลมวนเป็นครีบอากาศพลศาสตร์ขนาดเล็กที่ติดตั้งไว้กับ F1 โครงสร้างของตัวรถช่วยสร้างกระแสลมวนที่ควบคุมได้ ซึ่งจะช่วยรักษาชั้นขอบเขตให้ยึดติดอยู่กับพื้นผิวทางด้านล่าง

เครื่องกำเนิดกระแสน้ำวนใช้ในงานอะไรบ้าง F1 รถ?

บริเวณแผ่นปิดปลายปีกหน้า ขอบพื้นรถ ท่อระบายความร้อนเบรก diffuser ครีบและช่องรับอากาศด้านข้าง

เหตุใดตัวสร้างกระแสลมวนจึงช่วยเพิ่มแรงกดลง?

พวกมันช่วยเพิ่มพลังให้กับชั้นอากาศที่ไหลไปตามตัวถังด้านหลัง ป้องกันการแยกตัวของกระแสอากาศ และรักษาการสร้างแรงกดลง

เครื่องกำเนิดกระแสน้ำวนอยู่ภายใต้การควบคุมหรือไม่?

ใช่แล้ว สหพันธ์ยานยนต์นานาชาติ (FIA) ควบคุมความสูงสูงสุด รูปทรง และตำแหน่งที่อนุญาตภายใต้ข้อบังคับทางเทคนิค

ตัวสร้างกระแสลมหมุนมีการเปลี่ยนแปลงในปี 2022 หรือไม่?

ใช่แล้ว กฎเกี่ยวกับแรงยกตัวจากพื้นดินปี 2022 ได้ลดความซับซ้อนของปีกด้านหน้าและถอดแผ่นบังลมด้านข้างออก ทำให้การสร้างกระแสลมหมุนวนไปเน้นที่ขอบพื้นรถแทน diffuser ครีบ.