Konsten att designa effektiva fälgar


När man designer en aerofälg är utgångspunkten enkel: fälgen skall flytta så lite luft som möjligt. Att flytta luft kostar energi. Motsatsen är en turbinformad fälg, en form som uppfanns för att flytta maximalt med luft.

Friktion mot luften ökar med kvadraten av hastigheten. Om du exempelvis dubblar hastigheten, fyrdubblas luftmotståndet. Tänk dig nu hjulet på en bil som rullar. Däcket som nuddar asfalten har ingen hastighet i bilens färdriktning, navet på hjulet sitter fast i bilen och har alltså samma hastighet som bilen i färdriktningen. Följaktligen har den allra översta delen av hjulet dubbla hastigheten i färdriktningen jämfört med bilen.

Därför är det kritiskt att ytan som kommer i kontakt med luften som passerar längs bilens sida har så slät och platt yta som möjligt. Små skillnader kan få stora effekter.

För det andra har hjulet i sig en förmåga att flytta luft inne i hjulhuset. En turbinformad fälg flyttar mycket luft, men en tallriksformad fälg flyttar väldigt lite luft. Eftersom vi har dedikerade höger och vänsterfälgar har vi kunnat utforma även de nödvändiga lufthålen för bromsarna på ett optimalt sätt.

Till sist påverkar även fälgen vikt förbrukningen varje gång man ändrar hastigheten, alltså vid acceleration och inbromsning. En smidd fälg vägen ca 25% mindre än en gjuten fälg I samma design. Dock är det inte så enkelt som att ställa fälgen på en våg. Massa som är långt från rotationscentrum är sämre än massa som är nära centrum. Jämför med en konståkare som har sina armar utsträckta i en piruett. När hon drar in sina armar kommer hon plötsligt att börja snurra fortare trots att hon inte tillförde någon energi.

Vid utveckningen av Model S, vände sig Tesla till företaget EXA för flödessimuleringar. Därför vände vi oss till EXA när vi skulle validera vår design. Vi valde att göra en 3D scanning av en Model S och Turbinfälgen som vi gav till EXA som referens. EXAs simulerigar indikerar att luftmotståndet för hela bilen minskar med 9,9%, sidokraften som Turbinfälgen skapar minskar med hela 94%. Turbinfälgen skapar även en osymmetrisk kraft uppåt eftersom den sugen in luft under bilen på ena sidan. TNA Razor suger ingen luft och följden blir en ökad kraft nedåt med 28%. Dessa resultat har uppnåtts tack vare vårt fokus på aerodynamik i hela designprocessen.

Våra kunder upplever mindre vindbrus och bättre kursstabilitet i höga farter, vid sidan av lägre förbrukning.

Jämförelse av luftmotståndTNA Razor mot original 21" Turbin

9.9%

9.9%

mindre totalt luftmotstånd

94%

94%

mindre sidokraft

30%

30%

mindre luftmängd som förflyttas av fälgen

Jämfört med original 21" fälg. Simulering genomförd av EXA.