胎壓與空氣力學的關係

In 技術 by Chen yoyo1 Comment

原文出處:http://flocycling.blogspot.tw/2016/05/flo-cycling-does-tire-pressure-change.html?m=1由陳君岱簡譯
當作者第一次聽到胎壓會對空氣阻力產生影響的時候,就在想說這是否會是真的?作者想的更多的是該如何藉由胎壓來使空力效應更加出色?作者原先的猜測是胎壓對於空氣阻力只會有相當微小的變化。

 

實驗分組:

本實驗在A2 Wind Tunnel實驗室執行,使用Front FLO 60 Carbon open胎配上23mm的Continental GP 4000 S II外胎來進行測試,並分為以下四種胎壓類型組別:

1.90 psi

2.95 psi

3.100 psi

4.105 psi

 

實驗方法:

在解讀實驗結果之前必須要徹底了解實驗方法,否則對於結果的解讀會出現相當大的誤差。以下是實驗方法:

 

1.外胎重經過計算並從所有測試中去除。

 

2.每個輪組會模擬抽車時0-20度不等的輪胎角度,並以2.5度作為增加的級距。

 

3.每個測試都採用二重複及取平均值。

 

4.所有測試皆使用Continental GP 4000 S II 23mm外胎。

 

5.胎壓皆經過高精度儀器校正。

 

結果:

結果證明作者預先假設的微小差異並不全然正確。當胎壓從100psi降到95psi之後,40公里的距離可以省下6秒鐘的時間,距離拉到鐵人距離的話則是可以擴大到30秒。另外由於車子會有兩個輪子,省下的時間會更多,雖然不到倍數成長,但確實會有增加的趨勢。

tirepress

上表為測試結果,可以告訴大家不同胎壓的時間表現。作者將100psi設為基準,其他胎壓的時間表現都是跟100psi來做比較。

 

討論:

就結果來說,雖然30秒並不是多麼巨大的差異,但在分秒必爭的賽事,作者還是會選擇將胎壓打到95psi。這個實驗叫引起大家注意的是騎士體重的問題,不同的體重對於輪胎形狀會產生不同的變化,進而去影響速度,而在這次的實驗沒有辦法回答類似這樣的問題,也許在未來可以對於不同騎士體重做更針對性的實驗設計。

 

而這次實驗還有藉由創造不同的輪胎偏擺角度來模擬騎士抽車時的輪胎阻力反應,角度越大時Drag(整車阻力,越小越好)越小,直到17.5度,超過17.5度後Drag的表現就會開始下降。另外在CdA(drag係數乘上迎風面積,簡而言之就是阻力面積,也是越小越好)方面,也是在17.5度時表現最佳。下圖為數據統計結果:

 

不同偏擺角度和阻力大小(克)的關係

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不同偏擺角度和CdA的關係

另一方面也有網友提出討論說95psi的胎壓可能只適用於這次實驗測試的輪胎,並不能一概而論適用於全部的輪胎,我們也認為這是相當不錯的觀點,也許在未來可以多針對不同的輪胎來做較為精確的實驗。

有三鐵選手提問指出目前大部分的選手都使用120psi的胎壓,根據這樣的實驗結果,他是不是需要把胎壓改為使用95psi呢?其實一個實驗無法代表全部的結論,拿到賽場上還是要看騎士的體重以及使用的輪胎種類來做最後的決定。

 

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