Difusor (automotivo) - Diffuser (automotive)

Superior: vista lateral; os círculos vermelhos marcam o barramento / divisor de ar dianteiro e o difusor traseiro. Parte inferior: traseira.

Um difusor , em um contexto automotivo, é uma seção moldada da traseira do carro que melhora as propriedades aerodinâmicas do carro, aumentando a transição entre o fluxo de ar de alta velocidade embaixo do carro e o fluxo de ar livre muito mais lento da atmosfera ambiente . Ele funciona fornecendo um espaço para o fluxo de ar da parte inferior da carroceria desacelerar e expandir (em volume, já que a densidade é considerada constante nas velocidades em que os carros viajam) de modo que não cause separação excessiva do fluxo e arrasto , fornecendo um grau de " wake infill "ou, mais precisamente, recuperação de pressão . O próprio difusor acelera o fluxo na frente dele, o que ajuda a gerar downforce . Isso é obtido criando uma mudança na velocidade do ar que flui sob o difusor, dando a ele um ângulo de inclinação que, por sua vez, gera uma mudança na pressão e, portanto, aumenta a força descendente .

Visão geral

Quando um difusor é usado, o ar flui para a parte inferior da carroceria da frente do carro, acelera e reduz a pressão . Há um pico de sucção na transição do fundo plano e difusor. Essa transição é onde a pressão mais baixa geralmente está localizada e é chamada de garganta do difusor. O difusor então facilita esse ar de alta velocidade de volta à velocidade normal e também ajuda a preencher a área atrás do carro, tornando toda a parte inferior da carroceria um dispositivo de produção de força descendente mais eficiente , reduzindo o arrasto no carro. O difusor também transmite impulso para cima ao ar, o que aumenta ainda mais a força descendente.

A borda de fuga ou de ataque de um difusor pode receber um nolder - uma pequena borda, protuberância ou asa precisa para melhorar seu desempenho.

Operação (difusor traseiro)

A parte traseira da parte inferior da carroceria de um carro é onde o difusor traseiro geralmente está localizado. Ele funciona acelerando a velocidade do fluxo de ar embaixo do carro. Na estação de saída do difusor o fluxo de ar está na mesma pressão e velocidade do ambiente, pois sua geometria está expandindo a região posterior a área de saída é muito maior que a entrada, pois para o princípio de conservação da massa o fluxo de ar terá um velocidade muito maior na entrada do difusor e, como consequência, na parte inferior da carroceria inteira. A consequência do aumento da velocidade do fluxo é uma redução da pressão de acordo com o princípio de Bernoulli . Como a pressão abaixo do carro é menor do que na lateral e acima do carro, a força descendente é produzida se implementada corretamente.

Também existem difusores dianteiros (especialmente em protótipos de Le Mans ou carros semelhantes); no entanto, eles geram downforce puramente a partir da troca de momentum com o ar, pois não há nada à frente deles para dirigir. Um difusor dianteiro mal projetado pode criar uma região de baixa pressão em direção à frente do carro que retarda o ar atrás dele e reduz a eficácia do resto da parte inferior da carroceria. Os difusores dianteiros geralmente direcionam o ar para longe do carro, de modo que não afete o resto da parte inferior da carroceria. O ar pode ser ventilado por um canal ou expelido próximo às rodas dianteiras.

Injetar o escapamento no difusor traseiro também pode ajudar a extrair o ar de baixo do carro. Os gases de escape energizam efetivamente a camada limite, ajudando a aumentar a pressão da corrente de ar de baixa pressão e movimento rápido de volta à pressão atmosférica ambiente na saída do difusor. Esse ar em movimento rápido ajuda a evacuar o difusor mais rapidamente, o que ajuda a diminuir a pressão na parte inferior da carroceria. No entanto, isso torna o difusor bastante sensível à rotação do motor. Quando o motorista tira o pé do acelerador , o fluxo de escapamento é bastante reduzido, o que torna o difusor menos eficaz, roubando do veículo a força descendente. Assim, o manuseio é afetado negativamente.

A carroceria do carro também interage com o fluxo através do difusor. Além de criar força descendente, a asa dianteira e o nariz tentam manter o "ar puro" fluindo ao redor e, mais importante, embaixo do carro. O ar limpo sob o carro evita que a separação do fluxo ocorra no difusor, o que prejudicaria gravemente seu desempenho. A asa traseira também afeta o difusor. Quando a asa é montada baixa e perto do difusor, a baixa pressão sob a asa ajuda a sugar o ar pelo difusor. Carros, como o Toyota Eagle MkIII e o Jaguar XJR-14, usavam asas de dois níveis para aumentar esse efeito. Um perfil foi montado alto, a fim de atingir um ar relativamente limpo. O outro perfil foi montado quase nivelado com a carroceria atrás do chassi. O perfil desta asa é usado para acionar o difusor, criando aquela área de baixa pressão para ajudar a mover o ar da parte inferior da carroceria. De acordo com Hiro Fujimori, aerodinamicista do projeto Toyota Eagle MkIII , esta asa biplano produziu 18% mais downforce para o mesmo arrasto que uma asa normal. Por outro lado, níveis iguais de força descendente podem ser obtidos para uma redução significativa do arrasto com esta asa "Barão Vermelho".

Difusores de múltiplos decks

Em 2009, o grid da Fórmula 1 foi envolvido em polêmica. O culpado foi o chamado difusor de dois andares introduzido inicialmente pela Brawn GP , WilliamsF1 e Toyota Racing , mas posteriormente colocado em uso por todas as equipes. Essas três equipes exploraram uma lacuna nas regras que permitia mais volume no difusor. As regras estabelecem que o difusor deve começar em um ponto alinhado com a linha de centro das rodas traseiras. A brecha permitia orifícios na parte inferior da carroceria, perpendiculares ao plano de referência (não visíveis como um orifício quando visto diretamente de cima), que alimentavam um canal difusor que ficava acima do difusor principal. Isso aumentou muito a força descendente disponível e valia cerca de meio segundo por volta, de acordo com Mike Gascoyne . As equipes decidiram permitir os difusores de dois andares novamente em 2010. No entanto, para 2011, o Grupo de Trabalho Técnico da Fórmula 1 decidiu proibir os difusores de vários andares.

Divisores

O Porsche RS Spyder Evo usa um divisor dianteiro combinado com aviões de mergulho

Como a frente do carro desacelera o ar sem um difusor, este é o local ideal para uma entrada. Um divisor é comumente usado aqui, servindo para aumentar a quantidade de força descendente na frente do carro. A corrente de ar é estagnada acima do divisor por uma barragem de ar, causando uma área de alta pressão. Abaixo do divisor, o ar é redirecionado para longe da zona de estagnação e é acelerado, fazendo com que a pressão caia. Isso, combinado com a alta pressão sobre o divisor, cria downforce. Quanto maior a área do divisor, mais downforce é gerada. Na maioria dos carros de corrida com rodas fechadas, a parte inferior do divisor integra-se suavemente à bandeja inferior, criando uma grande superfície plana que é acionada pelo difusor traseiro. Alguns carros de corrida, como o Toyota GT-One , na verdade usam um difusor adicional imediatamente atrás do divisor para ajudar a criar mais downforce. O ar extraído por este difusor é exaurido pelas aberturas nos sidepods ou acima do carro ao redor da cabine.

Exemplos de difusores e divisores

Difusor traseiro saliente por baixo pára-choques em um Chevrolet Corvette C6.R . Observe os strakes para endireitar o fluxo de ar.
Difusor de dois andares de um carro de Fórmula 1 ( Toyota TF109 ). Observe os canais acima do difusor principal em ambos os lados da luz.
Difusor traseiro visível abaixo da placa de um Porsche 918 Spyder .
Grande divisor dianteiro abaixo do nariz em um Audi R10 TDI
Divisor frontal visível abaixo do nariz em um Aston Martin DBR9
Divisor dianteiro integrado no pára-choques de um Lotus Exige S .
Divisor dianteiro pequeno abaixo do pára-choque do Subaru Impreza WRX .
A asa traseira de duas camadas, com perfil inferior montado para melhorar o fluxo de ar do difusor.
Vista frontal de um divisor em um carro NASCAR (branco)
Vista lateral de um divisor em um carro NASCAR (branco)