การออกแบบตัวถังรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยเลียนแบบรูปร่างของ นกเหยี่ยวเพเรกริน เพื่อลดแรงต้านอากาศ
Article Sidebar
Main Article Content
บทคัดย่อ
งานวิจัยนี้นำเสนอการออกแบบตัวถังรถยนต์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์โดยใช้แนวคิดการเลียนแบบชีวภาพจากรูปร่างของนกเหยี่ยวเพเรกริน ซึ่งมีลักษณะลู่ลมและสามารถบินด้วยความเร็วสูง โดยมีการสร้างแบบจำลอง 3 รูปแบบ และนำมาวิเคราะห์เปรียบเทียบด้วยเทคนิคการจำลองพลศาสตร์ของไหลเชิงคำนวณ (CFD) ภายใต้ความเร็วลม 80 และ 120 กิโลเมตรต่อชั่วโมง จากผลการศึกษาพบว่า แบบจำลองที่ 3 ซึ่งได้รับการปรับให้มีรูปทรงลู่ลมและสอดคล้องกับการใช้งานจริงมากที่สุด สามารถลดค่าสัมประสิทธิ์แรงต้านอากาศจาก 0.164 เหลือ 0.139 อย่างไรก็ตามค่าสัมประสิทธิ์แรงยกอากาศเพิ่มขึ้นจาก 0.0276 เป็น 0.095 แบบจำลองที่พัฒนาขึ้นสามารถลดการแยกตัวของอากาศ และลดการเกิดอากาศวนที่บริเวณท้ายรถส่งผลให้รถต้นแบบมีประสิทธิภาพการไหลของอากาศที่ดีขึ้น นอกจากนี้การจำลองด้วยคอมพิวเตอร์ยังช่วยลดเวลา และต้นทุนในการพัฒนารถต้นแบบได้อย่างมีประสิทธิภาพ จากผลการศึกษาแสดงให้เห็นว่าแนวทางในการออกแบบที่เลียนแบบธรรมชาตินี้มีศักยภาพในการพัฒนารถยนต์ไฟฟ้าพลังงานแสงอาทิตย์ที่มีแรงต้านอากาศต่ำ สามารถนำไปประยุกต์ใช้กับการออกแบบยานยนต์พลังงานสะอาดในอนาคตได้อย่างมีประสิทธิผล
Article Details
อนุญาตภายใต้เงื่อนไข Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.
ลิขสิทธิ์เป็นของวารสารวิศวกรรมศาสตร์ มหาวิทยาลัยศรีนครินทรวิโรฒ
เอกสารอ้างอิง
Intergovernmental Panel on Climate Change, Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability. Contribution of Working Group II to the Sixth Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change, H.-O. Pörtner, D. C. Roberts, M. Tignor, E. S. Poloczanska, K. Mintenbeck, A. Alegría, M. Craig, S. Langsdorf, S. Löschke, V. Möller, A. Okem, and B. Rama, Eds., IPCC, Geneva, Switzerland, 2022.
A. Chauhan, A. Singh, P. Baredar and V. Pant, "Solar powered electric vehicles and their charging infrastructure: A review," Energy Reports, vol. 7, pp. 1875-1891, 2021.
M. A. Green, E. D. Dunlop, J. Hohl-Ebinger, M. Yoshita, N. Kopidakis and X. Hao, "Solar cell efficiency tables (version 61)," Progress in Photovoltaics: Research and Applications, vol. 31, no. 1, pp. 3-12, 2023.
S. Chauhan, et al., "Integration of solar cells into electric vehicles: A review of technologies, design, and performance," Renewable and Sustainable Energy Reviews, vol. 144, p. 111021, 2021.
K. Li and L. Wu, "Computational Fluid Dynamics for Vehicle Aerodynamics," SAE Int. J. Passenger Cars - Mechanical Syst., vol. 10, no. 2, pp. 93-101, 2017.
H. Yeo and S. Hwang, "Design of a Solar-Powered Vehicle Using Biomimetic Principles for Drag Reduction," Energy Convers. Manage., vol. 185, pp. 88-98, 2019.
H. Lohse-Busch, M. Duoba, E. Rask and K. Stutenberg, “Ambient temperature (20°F, 72°F and 95°F) impact on fuel and energy consumption for several conventional vehicles, hybrid and plug-in hybrid electric vehicles and battery electric vehicle,” SAE Technical Report, SAE International, 2013.
S. Sebben and A. Vdovin, Aerodynamics of Passenger Vehicles, class lecture, Road Vehicle Aerodynamics VT16, Chalmers Technical University, Gothenburg, Sweden, 2016.
J. Han, M. Zhang and X. Gong, "Aerodynamic drag reduction of electric vehicles based on flow control: A review," Renew. Sustain. Energy Rev., vol. 156, p. 111974, 2022.
D. Yang, Q. Zhao and H. Zhang, "Biomimicry in engineering design: A comprehensive review," J. Bionic Eng., vol. 20, no. 1, pp. 1–27, 2023.
L. R. Tucker, “The deep dive: Peregrine falcon high-speed stoops and aerodynamic efficiency,” Nature, vol. 509, no. 7500, pp. 473–476, 2014.
J. Katz and A. Plotkin, Low-Speed Aerodynamics, 2nd ed. Cambridge, UK: Cambridge University Press, 2001.
R. Palin, V. Johnston, S. Johnson, et al., "The aerodynamic development of the Tesla Model S – Part 1: Overview," SAE Technical Paper 2012-01-0177, SAE International, 2012.
S. Suman, A. Kumar and P. R. Sharma, "Computational fluid dynamics simulations for vehicle aerodynamics: Recent advances and applications," Appl. Energy, vol. 296, p. 117059, 2021.
G. K. Batchelor, An Introduction to Fluid Dynamics. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2000, pp. 264–377.
H. Wang, A Guide to Fluid Mechanics. Cambridge, U.K.: Cambridge Univ. Press, 2023, pp. 57–107
I. Khalil and I. Lakkis, Computational Fluid Dynamics: An Introduction to Modeling and Applications. New York, NY, USA: McGraw Hill, 2023.
M. A. Leschziner, "Reynolds-Averaged Navier–Stokes methods," in Encyclopedia of Aerospace Engineering, vol. 3, J. D. Anderson and M. J. L. Turner, Eds. Chichester, U.K.: Wiley, 2010, pp. 1–10.
B. E. Launder and B. Rodi, The Turbulence Model: A Second-Moment Closure. Berlin, Germany: Springer-Verlag, 1981.
B. E. Launder and D. B. Spalding, "The numerical computation of turbulent flows," Comput. Methods Appl. Mech. Eng., vol. 3, no. 2, pp. 269–289, 1974.
J. D. Anderson, Fundamentals of Aerodynamics, 5th ed. New York, NY, USA: McGraw-Hill, 2015, pp. 45–60.
BurningCandleSample. (2020, May 1). PsBattle: Peregrine falcon diving in the air, side view [Online]. Available: https://www.reddit.com/r/photoshopbattles/comments/g9jn6r/psbattle_peregrine_falcon_diving_in_the_air_side/
X-engineer.org. How to calculate aerodynamic drag force [Online]. Available: https://x-engineer.org/aerodynamic-drag/
BWSC. (2025). Vehicle Specifications and Regulations, Bridgestone World Solar Challenge [Online]. Available: https://www.worldsolarchallenge.org/rules/vehicle-specifications/
SimScale. (2023). Aerodynamic Flow Behavior Around a Vehicle Tutorial [Online]. Available: https://www.simscale.com/docs/tutorials/aerodynamic-simulation-vehicle/
F. M. White, Fluid Mechanics, 8th ed. New York, NY: McGraw-Hill Education, 2016.
J. D. Anderson, Jr., Fundamentals of Aerodynamics, 6th ed. New York, NY: McGraw-Hill Education, 2017.
S. Kumar et al., "Effect of air speed on aerodynamic drag and lift forces on a sport utility vehicle," SAE Int. J. Passeng. Cars – Mech. Syst., vol. 9, no. 1, pp. 181–188, 2016.
R. L. DeLaurier, "Aerodynamics of birds," Comp. Biochem. Physiol. A: Mol. Integr. Physiol., vol. 133, no. 1, pp. 3–14, 2002.
H. Hucho, Aerodynamics of Road Vehicles: From Fluid Mechanics to Design. Oxford, U.K.: Butterworth-Heinemann, 1998.
B. E. Larcombe, "The aerodynamics of blunt bodies," Prog. Aerosp. Sci., vol. 12, no. 2, pp. 97–164, 1972.
D. R. Kuethe and C.-Y. Chow, Foundations of Aerodynamics: Bases of Aerodynamic Design, 5th ed. Hoboken, NJ: John Wiley & Sons, 1997.
S. F. Hoerner and H. V. Borst, Fluid-Dynamic Drag: Theoretical, Experimental and Statistical Information. Midland Park, NJ: Hoerner Fluid Dynamics, 1985.
