Поиск
  • atsamazbasiev

Наши исследования — сравнение эффективности гибов 2D, 1.5D, 1D

Пост обновлен май 24

Доброго времени суток, друзья, читатели и клиенты.


Сегодня расскажу вам о влиянии радиуса гибов на эффективность выхлопной системы автомобиля.


Здравый смысл говорит нам о том, что чем резче поворот, тем большую энергию теряют выхлопные газы. Мне стало интересно понять насколько существенно это влияние.


Для начала немного теории и обзор проблемы.

Как же определить плавность/резкость поворота? В расчетах этой величины участвуют два параметра – диаметр трубы и радиус центральной линии поворота. Последний чаще всего оценивается не в миллиметрах, а в диаметрах. Таким образом у производителей отводов и гибов можно встретить обозначения 1D, 1.5D, 2D и так далее.


В данном исследовании будут участвовать 7 различных по резкости гибов. Порядок от самого плавного к самому резкому следующих — 2D, 1.5D, 1D, 1D собранный из 10 и 4 участков прямой трубы и 0D. На последних трёх остановлюсь подробнее.


Отводы и гибы 1D встречаются достаточно редко ввиду сложности производства. К примеру, при гибке гибов 1D происходит очень сильное утонение внешней стенки, что может привести к разрыву трубы. Кроме того, для такого гиба требуется очень большое усилие станка. Поэтому чаще всего производство таких гибов возможно лишь на трубогибах с так называемым «бустером», который толкает конец трубы в сторону гибочного диска, обеспечивая дополнительное усилие и способствуя уменьшению утонения.

Поэтому чаще всего гибы 1D делаются самими кастомайзерами. Для этого используются срезанные под углом участки прямой трубы, которые при соединении вместе образуют гиб с радиусом 1D. Эти участки получили своё название — pie cuts или «пайкаты».


Для чего вообще нужен такой резкий гиб? Чаще всего его использование обусловлено ограниченностью пространства. Данное направление получило также и эстетическое продолжение — некоторые кастомайзеры тратят уйму времени и сил на производство и сварку гибов из пайкатов. При этом радиус гиба необязательно равен 1D. Результат такой работы эстетически привлекателен, особенно при сварке титана и алюминия. Долговечность и прочность детали при этом непременно снижаются из-за большого числа сварных швов и большего нагрева детали.


В идеале совокупный угол отдельных пайкатов должен быть в пределах 9-15°. В таком случае влияние неровных стенок сводится к минимуму. Именно такие углы чаще всего используют сварщики-перфекционисты. Сварщики, любящие своё дело в меньшей степени, могут использовать пайкаты с углами 20° и более.


Теперь остановимся на 0D. По сути это две прямые трубы, отрезанные под углом 45° и сваренные вместе. В 21 веке использование таких поворотов в выхлопных системах может показаться дикостью. Однако видеоролики от коллег кастомайзеров, переделывающих такие «творения», встречаются достаточно часто. Видимо сварщики, производящие такие детали, не любят своё дело совсем. Ниже вы увидите насколько плачевны результаты таких систем.


Пример поворота 0D

На этом вводный экскурс окончен и вернёмся к самому исследованию. Мы будем использовать наиболее востребованную трубу диаметром 3 дюйма (76.1мм) с толщиной стенки 1.5мм. Газы будут проходить путь, состоящий из 6 гибов 90°. Условие на входе в трубу — массовый расход воздуха 400 гр/с (соответствует примерно 500 л.с.). На выходе — атмосферные условия.


Анимация скорости потока в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.


Анимация скорости потока в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.


Анимация движения частиц в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.


Анимация движения частиц в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.


Срез с распределением скорости потока в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.

Срез с распределением скорости потока в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.

Срез с распределением скорости потока в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.

Срез с распределением скорости потока в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.

Срез с распределением давления потока в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.

Срез с распределением давления потока в трубе с гибами 2D, 1.5D, 1.0D.

Срез с распределением давления потока в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.

Срез с распределением давления потока в трубе с гибами 1D, 1D из 10 пайкатов, 1D из 4 пайкатов и 0D.

График результатов скорости потока на входе в трубу и разницы давления потока между входом и выходом из трубы (т.н. противодавление).

График результатов скорости потока на входе в трубу и разницы давления потока между входом и выходом из трубы (т.н. противодавление).

Как видно из результатов, наилучшие результаты показали гибы 2D. Разница в скорости потока между 2D и 1D составила 19 м/с или 10%, в противодавлении — 0.11 бар.


Таким образом, при использовании гибов 1D впустую теряется 0.11 бар, который тратится на преодоление дополнительного противодавления. В зависимости от расчетной мощности двигателя это может означать потерю 10-50 л.с.


Результаты гибов 1D с пайкатами также не выявили сюрпризов. Гибы с 10 пайкатами практически идентичны цельным гибам. Гибы с 4 пайкатами теряют 2.5% в скорости потока и добавляют 0.03 бар противодавления по сравнению с цельными гибами.


Сравнивая 2D с гибами 1D из 4 пайкатов получаем разницу в скорости 23 м/с или 12% и дополнительные 0.14 бар противодавления.


Теперь к самому интересному — гибам 0D. В сравнении с 2D скорость потока снижается на 61 м/с или 31%, а противодавление вырастает почти в 6 раз до 0.57 бар.


Обратите внимание на срез скорости потока — при увеличении резкости поворота поток разделяется на быстрые (красные) и медленные (синие) подпотоки. Таким образом, получается, что в местах поворота эффективное сечение трубы сужается — основная масса частиц воздуха проходит ближе к центру трубы.


Что касается нас — более 90% наших деталей собраны на гибах 1.5D, на которые настроен наш трубогиб. В редких случаях мы используем стандартные отводы диаметром 3 дюйма (76.1мм) с радиусом гиба 1.25D (95мм), а также отводы 1.675 дюйма (42.4мм) с радиусом гиба 1.13D (48мм). Гибы 1D мы используем только в гибридной турбине IHI IS38, в которой использование большего радиуса гиба невозможно из-за ограниченного подкапотного пространства.


РЕЗЮМЕ


Кастомайзерам: старайтесь использовать гибы не менее 1.5D, прибегая к 1D только в случае крайней необходимости.

Клиентам: советую бежать из мест, где вам предложат 0D, какую бы «шоколадную» цену вам ни предложили — кап ремонт двигателя с лихвой перекроет все сэкономленные на выхлопе деньги.


Спасибо за внимание.


P.S. В ближайшее время расскажем о сравнении эффективности прямоточных и камерных глушителей, а также о выхлопных системах с заслонками.

Просмотров: 28
  • White Facebook Icon
  • White Instagram Icon
  • DRIVE2

©2018   Выхлопные системы   IQ PERFORMANCE

 

Москва, Россия

0

КОРЗИНА