汽車(chē)造型與空氣動(dòng)力學(xué)

1、汽車(chē)造型與空氣動(dòng)力學(xué)文章提交者：騰逸風(fēng) 加貼在 百姓看汽車(chē) 鐵血論壇 l 轎車(chē)前部 l 轎車(chē)客艙 l 轎車(chē)尾部 l 轎車(chē)底部 l 附加裝置 l 車(chē)輪 一、轎車(chē)前部 車(chē)頭造型對(duì)氣動(dòng)阻力影響因素很多，主要有：車(chē)頭邊角、車(chē)頭形狀、車(chē)頭高度、發(fā) 動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗造型、前凸起唇及前保險(xiǎn)杠的形狀與位置、進(jìn)氣口大小、格柵形狀等。 1. 車(chē)頭邊角的影響：車(chē)頭邊角主要是車(chē)頭上緣邊角和橫向兩側(cè)邊角。 l 對(duì)于非流線(xiàn)型車(chē)頭，存在一定程度的尖銳邊角會(huì)產(chǎn)生有利于減少氣動(dòng)阻力的車(chē)頭負(fù)壓區(qū)。 l 車(chē)頭橫向邊角倒圓角，也有利于產(chǎn)生減小氣動(dòng)阻力的車(chē)頭負(fù)壓區(qū)。 2. 車(chē)頭形狀的影響 l 整體弧面車(chē)頭比車(chē)頭邊角倒圓氣動(dòng)阻力小。 3.

2、 車(chē)頭高度的影響 l 頭緣位置較低的下凸型車(chē)頭氣動(dòng)阻力系數(shù)最小。但不是越低越好，因?yàn)榈偷揭欢ǔ潭群螅?chē)頭阻力系數(shù)不再變化。 l 車(chē)頭頭緣的最大離地間隙越小，則引起的氣動(dòng)升力越小，甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。 4. 車(chē)頭下緣凸起唇的影響 l 增加下緣凸起唇后，氣動(dòng)阻力變小。減小的程度與唇的位置有關(guān)。 5. 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗的影響 l 發(fā)動(dòng)機(jī)罩的三維曲率與斜度。 （1）曲率：發(fā)動(dòng)機(jī)罩的縱向曲率越小（目前大多數(shù)采用的縱向曲率為0.02m-1），氣動(dòng)阻力越??；發(fā)動(dòng)機(jī)罩的橫向曲率均有利于減小氣動(dòng)阻力。 （2）斜度：發(fā)動(dòng)機(jī)罩有適當(dāng)?shù)男倍龋ㄅc水平面的夾角）對(duì)降低氣動(dòng)阻力有利，但如果斜度進(jìn)一步加大對(duì)將阻效果不明顯。

3、（3）發(fā)動(dòng)機(jī)罩的長(zhǎng)度與軸距之比對(duì)氣動(dòng)升力系數(shù)影響不大。 l 風(fēng)窗的三維曲率與斜度。 （1）曲率：風(fēng)窗玻璃縱向曲率越大越好，但不宜過(guò)大，否則導(dǎo)致工藝難實(shí)現(xiàn)、視覺(jué)視真、刮雨器的刮掃效果。前風(fēng)窗玻璃的橫向曲率均有利于減小氣動(dòng)阻力。 （2）斜度：前風(fēng)窗玻璃的斜度（與垂直面的夾角）=300時(shí)，降阻效果不明顯，但過(guò)大的斜度，使視覺(jué)效果和舒適性降低。前風(fēng)窗斜度=480時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗凹處會(huì)出現(xiàn)一個(gè)明顯的壓力降，因而造型時(shí)應(yīng)避免這個(gè)角度。 (3 前風(fēng)擋玻璃的傾斜角度（與垂直面的夾角）越大，氣動(dòng)升力系數(shù)略有增加。 l 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗的夾角與結(jié)合部位的細(xì)部結(jié)構(gòu)。 6. 汽車(chē)前端形狀 l 前凸且高不僅會(huì)產(chǎn)生較

4、大的阻力而且還將會(huì)在車(chē)頭上部形成較大的局部負(fù)升力區(qū)。 l 具有較大傾斜角度的車(chē)頭可以達(dá)到減小氣動(dòng)升力乃至產(chǎn)生負(fù)升力的效果。 二、轎車(chē)客艙 1. A柱 l 前立柱上的凹槽、小臺(tái)面和細(xì)棱角，處理不當(dāng)，將導(dǎo)致較大的氣動(dòng)阻力和較嚴(yán)重的氣動(dòng)噪聲和測(cè)窗污染。應(yīng)設(shè)計(jì)成圓滑過(guò)渡的外形。 2. 側(cè)壁 l 轎車(chē)側(cè)壁略有外鼓，將增加氣動(dòng)阻力，但有利于降低氣動(dòng)阻力系數(shù)。但外鼓系數(shù)（外鼓尺寸與跨度之比）應(yīng)避免在0.020.04之間。 3. 頂蓋 l 綜合氣動(dòng)阻力系數(shù)、氣動(dòng)阻力、工藝、剛度、強(qiáng)度等方面的因素，頂蓋的上擾系數(shù)（上鼓尺寸與跨度之比）應(yīng)在0.06以下。 4. 客艙長(zhǎng)度 三、轎車(chē)尾部 車(chē)身尾部造型對(duì)氣動(dòng)阻力的影響

5、主要因素有：后風(fēng)窗的斜度與三維曲率、尾部造型式樣、車(chē)尾高度、尾部橫向收縮。 1. 后風(fēng)窗斜度 l 后風(fēng)窗斜度（后風(fēng)窗弦線(xiàn)與水平線(xiàn)的夾角）對(duì)氣動(dòng)阻力影響較大，對(duì)斜背式轎車(chē)，斜度等于300時(shí)，阻力系數(shù)最大；斜度小于300時(shí)，阻力系數(shù)較小。 l 后擋風(fēng)玻璃的傾斜角控制在25度之內(nèi)。 l 尾窗與車(chē)頂?shù)膴A角介于28至32度時(shí)，車(chē)尾將介于穩(wěn)定和不穩(wěn)定的邊緣。 2.尾部造型式樣 l 典型的尾部造型有斜背式、階背式、方（平）背式。由于具體后部造型與氣流狀態(tài)的復(fù)雜性，一般很難確切的斷言或部造型式樣的優(yōu)劣。但從理論上說(shuō)，小斜背（角度小于300）具有較小的氣動(dòng)阻力系數(shù)。 3.車(chē)尾高度 l 流線(xiàn)型車(chē)尾的轎車(chē)存在最佳車(chē)

6、尾高度，此狀態(tài)下，氣動(dòng)阻力系數(shù)最小。此高度需要根據(jù)具體車(chē)型以及結(jié)構(gòu)要求而定。 4. 后車(chē)體的橫向收縮 l 一定程度的后車(chē)體的橫向收縮對(duì)降低氣動(dòng)阻力系數(shù)有益，但過(guò)多的收縮會(huì)引起氣動(dòng)阻力系數(shù)的增加。收縮程度受具體車(chē)型而定。 5.車(chē)尾形狀 l 車(chē)尾最大離地間隙越大，車(chē)尾底部的流線(xiàn)越不明顯，則氣動(dòng)升力越小，甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。 四、轎車(chē)底部 1. 車(chē)身底部離地高度 l 一般雖車(chē)身底部離地高度的增加氣動(dòng)阻力系數(shù)上升，但高度過(guò)小，將增加氣動(dòng)升力，影響操作穩(wěn)定性及制動(dòng)性。另外離地高度的確定還要考慮汽車(chē)的通過(guò)性與汽車(chē)中心高度。 2. 車(chē)身底部縱傾角 l 車(chē)身底部縱傾角對(duì)氣動(dòng)阻力影響較大，縱傾角越大，氣動(dòng)阻力系

7、數(shù)越大，故底板應(yīng)盡量具有負(fù)的縱傾角。 l 將汽車(chē)底板做成前底后高的形狀對(duì)減小氣動(dòng)升力有用。 3. 車(chē)身底板的曲率 l 縱向曲率：適度的縱向曲率可以減小壓差阻力。 l 橫向曲率：適度的橫向曲率可以減小氣動(dòng)升力。 最佳曲率視具體車(chē)型而定。 4. 擾流器對(duì)氣動(dòng)阻力的影響 l 前擾流器（車(chē)底前部）：適當(dāng)?shù)那皵_流器高度和位置對(duì)減小氣動(dòng)阻力非常重要。 l 后擾流器（車(chē)尾上部）:后擾流器的形狀尺寸和安裝位置對(duì)減小氣動(dòng)阻力和氣動(dòng)升力也是非常重要。但后擾流器對(duì)于氣流到達(dá)擾流器之前就已分離的后背無(wú)效。 五、減小氣動(dòng)升力的附加裝置 1.擾流器 l 前擾流器：前擾流器的位置和大小對(duì)氣動(dòng)升力至關(guān)重要。目前多采用將前保險(xiǎn)

8、杠位置下移并加裝車(chē)頭下緣凸起唇以起到前擾流器的作用。 l 后擾流器：通過(guò)對(duì)流場(chǎng)的干涉，調(diào)整汽車(chē)表面壓強(qiáng)分布，以達(dá)到減小氣動(dòng)升力的目的。 l 車(chē)體尾部增加后擾流器 l 天線(xiàn)外形設(shè)計(jì)成擾流器，裝在后風(fēng)窗頂部。 2.負(fù)升力翼主要用于賽車(chē) l 前負(fù)升力翼：用于產(chǎn)生汽車(chē)前部的負(fù)升力，從而改善汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪的附著性能，還可以部分平衡由負(fù)升力翼引起的車(chē)頭上仰力矩的影響。 影響因素有： （1）離地高度-越小越好 （2）攻角-攻角必須為負(fù)，且絕對(duì)值越大越好 （3）形狀 l 后負(fù)升力翼：產(chǎn)生汽車(chē)后部負(fù)升力，改善汽車(chē)驅(qū)動(dòng)輪的附著性能，提高汽車(chē)的加速性和制動(dòng)性。后翼板的長(zhǎng)、寬、高應(yīng)控制在1000mm、500mm、800mm內(nèi)。 影響因素有： （1）離地高度- （2）斷面形狀與角度- （3）支架- （4）端板-（目前跑車(chē)的后負(fù)升力翼設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)是將來(lái)后負(fù)升力翼與跑車(chē)側(cè)后圍高度融合在一起。 六、車(chē)輪對(duì)氣動(dòng)力的影響（被輪腔覆蓋車(chē)輪的影響） 1.車(chē)輪-輪腔的特性參數(shù)（被輪腔所覆蓋的車(chē)輪高度h與車(chē)輪直徑D的比值）h/D對(duì)氣動(dòng)力的影響： l h/D0.75時(shí)，h/D越大，則氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)越小。 l