Verbessert die Montage von Schutzblechen / Kotflügeln die Aerodynamik?

Es ist komplex.

Die Aerodynamik eines Fahrrads und Fahrers durch die Luft bei den Geschwindigkeiten, die beim Radfahren auftreten, bedeutet, dass die Faktoren, die den Luftwiderstand bestimmen, hauptsächlich sind:

1. die Größe von Fahrrad + Fahrer,
2. die Form, die Fahrrad + Fahrer dem Luftstrom präsentieren, und
3. in geringerem Maße die Textur der Oberfläche von Fahrrad + Fahrer.

Größe

Die Größe ist ziemlich einfach, ein größeres Objekt (bestimmt durch die Frontfläche, wie sie dem Luftstrom präsentiert wird) mit der Schamform und Oberflächentextur und den relativen Luftgeschwindigkeiten hat einen größeren Luftwiderstand, und die Zunahme des Luftwiderstands ist proportional zur Zunahme von Größe.

Eine Methode zur Verringerung des Luftwiderstands besteht also darin, das Fahrrad + den Fahrer kleiner zu machen. Fahrer tun dies, indem sie schmalere Räder, Reifen und Komponenten verwenden und vor allem ihre Position auf einem Fahrrad ändern, wobei das offensichtlichste Beispiel das Fahren eines Liegerads ist.

Offensichtlich haben Wettbewerbe verschiedener Art (UCI, Triathlon und andere) Regeln, die den Umfang der Ausrüstung und die möglichen Positionsänderungen einschränken.

Das Hinzufügen einer Verkleidung oder eines Schutzblechs erhöht die Größe des gesamten Fahrrads + Fahrers, so dass es auf dieser Grundlage den Luftwiderstand erhöht, aber wie wir sehen werden, hängt es von seiner Form ab, ob es tatsächlich den Luftwiderstand erhöht (oder tatsächlich verringert).

Form

Form präsentiert eine komplexere Reihe von Wechselwirkungen mit der Aerodynamik. Luft "mag" bei diesen Geschwindigkeiten keine Überraschungen, damit meine ich Objekte, die schnelle Änderungen in der Luftströmung aufweisen, wie scharfe Kanten oder Winkel an steilen Körpern. Diese erzeugen viele Turbulenzen im Luftstrom und dies wiederum erzeugt einen größeren Unterschied im Gesamtdruck vor und hinter dem Objekt, als wenn die Luft weniger gestört wird, wenn sie um ein glatteres Objekt strömt. Es ist diese Druckdifferenz, die größtenteils (aber nicht ausschließlich) den Gesamtwiderstand bestimmt.

Sie können den Luftwiderstand reduzieren, indem Sie eine stromlinienförmigere Form schaffen, daher die Entwicklung von Rädern mit tieferem Querschnitt, stromlinienförmigen Rohren und anderen Komponenten (Lenker, Helme usw.). Auch wenn die Größe eines Objekts größer sein mag, kann es dennoch einen geringeren Gesamtwiderstand aufweisen, da seine Form stromlinienförmiger ist. Aus diesem Grund sind Geschwindigkeitsrekord-Liegeräder vollständig verkleidet mit einer langen Tropfenform und viel schneller, obwohl sie physisch größer sind als das Fahrrad und der Fahrer, den sie umschließen.

Daher kann eine Verkleidung oder ein Schutz je nach Form den Luftwiderstand verbessern (oder verschlechtern).

Oberflächentextur

Schließlich spielt die Oberflächenrauheit auch eine kleine Rolle in der Aerodynamik von Radfahrern, da dies mit dem zusammenhängt, was wir den Oberflächenreibungswiderstand nennen. Je aerodynamischer ein Objekt geformt ist, desto mehr kommt dieses Element ins Spiel. Für den Radsport ist es eine untergeordnete (aber nicht unbedeutende) Komponente, der mehr Aufmerksamkeit geschenkt wird, wenn Größe und Form angesichts der vorhandenen Einschränkungen (z. B. Wettkampfregeln) optimiert wurden. Einfache Dinge wie die Verwendung eng anliegender Kleidung (z. B. Hautanzüge) oder die raffiniertere Verwendung von Oberflächentexturen und Flugreisen. Wir können erwarten, dass die Oberflächenstruktur einer Verkleidung oder eines Schutzblechs relativ glatt ist, um einen minimalen Reibungswiderstand zu bieten, obwohl es Potenzial für die Verwendung strategisch platzierter Flugreisen gibt.

Windrichtung

Alle drei Faktoren werden durch die Tatsache erschwert, dass die Luft beim Radfahren nicht immer in die gleiche relative, dh frontale, Richtung strömt, sondern in einem anderen Winkel um ein Fahrrad + Fahrer herum strömen kann (z. B. beim Fahren bei Seitenwind). ). Aerodynamisch hat dies die Auswirkung, dass die effektive Größe, Form und Oberflächenrauhigkeit des Objekts verändert wird, das senkrecht zum Luftstrom präsentiert wird. Was bei frontalen Bedingungen eine bessere Aero-Wahl war, kann nun zu einer schlechteren Wahl werden, wenn der Luftstrom relativ zur Fahrtrichtung des Radfahrers schräg ist.

Also, was ist die Antwort?

Ich weiß nicht. Und sonst niemand.

Schutzvorrichtungen und Verkleidungen erhöhen die Größe, haben aber das Potenzial, wenn sie gut konstruiert sind, eine stromlinienförmigere Form zu präsentieren und den Reibungswiderstand zu verringern. Sie haben auch das Potenzial, eine Form insgesamt weniger stromlinienförmig zu machen und den zusätzlichen Luftwiderstand, der durch ihre größere Größe entsteht, zu verstärken. Hinzu kommt, wie sie sich auf die Aerodynamik auswirken, wenn die relative Richtung des Luftstroms variiert.

Der einzige Weg, dies zu wissen, besteht darin, den Luftwiderstand in einem Windkanal und/oder durch validierte feldbasierte aerodynamische Testmethoden und/oder virtuell durch Computermodellierung (Einsatz von Computational Fluid Dynamics-Techniken - CFD) zu messen. Beim Testen geringfügiger Änderungen der Ausrüstung oder Position sind ausgefeilte Methoden und Analysetechniken erforderlich.

Eine Sache, die ich bei der Durchführung von Aerodynamiktests gelernt habe, ist, dass man nie wirklich sicher sein kann, was das Ergebnis solch bescheidener Änderungen sein wird, bis man es testet. Und zur Sicherheit nochmal testen.

Die Anzeige der Ergebnisse eines Tests, eines Schutzblech-/Verkleidungstyps für ein bestimmtes Setup und einen bestimmten Fahrer zeigt Ihnen immer nur die Antwort für dieses bestimmte Setup und diesen bestimmten Fahrer. Es ist kein allgemein anwendbares Ergebnis.

Unten wie: Keine Nettoänderung mit Kotflügeln.

Hier der Artikel gschenk Referenzen zum Thema Kotflügel-Aerodynamik von Jan Heine

Hier das Rad mit Schutzblechen im Windkanal aus dem Artikel

Laut Artikel hat die Vorderseite des vorderen Kotflügels geholfen. Die Rückseite des vorderen Kotflügels tat weh, so dass es keinen Nutzen brachte. Scheint, als könnte mit einer kleinen Modifikation ein Kotflügel entworfen werden, der dabei hilft.

Könnte es genauso gut zu einer Verkleidung machen, wenn Sie gerade dabei sind.