第四章_汽車外形設(shè)計(jì)與空氣動(dòng)力學(xué)

1、西華大學(xué)交通與汽車學(xué)院西華大學(xué)交通與汽車學(xué)院汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)u汽車受到的外力汽車受到的外力u路面作用力路面作用力u空氣動(dòng)力空氣動(dòng)力u重力重力對(duì)動(dòng)力性的影響對(duì)動(dòng)力性的影響 影響高速時(shí)的加速性能影響高速時(shí)的加速性能; 影響最高車速。影響最高車速。對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)于對(duì)于CdA=0.8m2的轎車，的轎車， v=65km/h時(shí)，時(shí)，55%的能量克服空氣阻力；的能量克服空氣阻力； v=90km/h時(shí)，時(shí)，70%的能量克服空氣阻力；的能量克服空氣阻力；轎車空氣動(dòng)力性的差異可使空氣阻力相差別轎車空氣動(dòng)力性的差異可使空氣阻力相差別30%，燃油消耗相差達(dá)，燃油消耗相差達(dá)12%以上

2、。以上。對(duì)安全性的影響對(duì)安全性的影響 高速時(shí)的加速性能影響行車的安全；高速時(shí)的加速性能影響行車的安全； 空氣升力影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性；空氣升力影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性； 空氣動(dòng)力穩(wěn)定性影響汽車的操縱穩(wěn)定性?？諝鈩?dòng)力穩(wěn)定性影響汽車的操縱穩(wěn)定性。對(duì)汽車外觀的影響對(duì)汽車外觀的影響 汽車的空氣動(dòng)力特性主要取決于汽車外形；汽車的空氣動(dòng)力特性主要取決于汽車外形； 空氣動(dòng)力學(xué)影響著人們的審美觀?？諝鈩?dòng)力學(xué)影響著人們的審美觀。前前 言言u(píng) 空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車性能的影響空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)汽車性能的影響如果我們把空氣想象成薄層的話，當(dāng)氣流經(jīng)過車身時(shí)保持流線狀態(tài)，說明空氣阻力對(duì)車身的影響較小。一旦這種流線氣流被打破

3、并與車身輪廓分離便會(huì)產(chǎn)生亂流，從而產(chǎn)生空氣阻力。其實(shí)最理想的低風(fēng)阻形狀是類似淚滴的圓滑造型，頭部圓滑而尾部尖細(xì)。理論上，這種淚滴造型的Cd風(fēng)阻系數(shù)只有0.05。1.1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)1.1 連續(xù)性方程和伯努利方程連續(xù)性方程和伯努利方程(Bernoullis Law)u連續(xù)性方程連續(xù)性方程對(duì)于定常流動(dòng)，流過流束任一截面的流量彼此相等，對(duì)于定常流動(dòng)，流過流束任一截面的流量彼此相等，即即1V1A1= 2V2A2 = =常數(shù)常數(shù)對(duì)于不可壓縮流體（對(duì)于不可壓縮流體（1= 2 = =常數(shù)），有常數(shù)），有V1A1= V2A2 = =常數(shù)常數(shù) 連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中連續(xù)性方

4、程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。的表現(xiàn)形式。 汽車周圍的空氣壓力變化不大，可近似認(rèn)汽車周圍的空氣壓力變化不大，可近似認(rèn)為空氣密度不變。為空氣密度不變。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)u伯努利方程伯努利方程對(duì)于不可壓縮流體，有：對(duì)于不可壓縮流體，有： mgz+mp/+mV2/2=常數(shù)常數(shù) 即流體的重力勢(shì)能、壓力勢(shì)能、動(dòng)能之和為一常數(shù)。即流體的重力勢(shì)能、壓力勢(shì)能、動(dòng)能之和為一常數(shù)。當(dāng)氣體流速不太高時(shí)，密度當(dāng)氣體流速不太高時(shí)，密度可視為不變，且氣體的重可視為不變，且氣體的重力很小，則力很小，則 p/+V2/2=常數(shù)常數(shù) 或或 p+V2/2=常數(shù)常數(shù)即靜壓即靜壓力與力與“動(dòng)壓力動(dòng)壓力”之和為一常數(shù)

5、。之和為一常數(shù)。伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。流速越大，動(dòng)壓力越大，壓力（靜壓力）越小。流速越大，動(dòng)壓力越大，壓力（靜壓力）越小。1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)u文丘里效應(yīng)文丘里效應(yīng)(Venture Effect)：流體經(jīng)過狹窄通道時(shí)壓力減小的現(xiàn)象。流體經(jīng)過狹窄通道時(shí)壓力減小的現(xiàn)象。吹紙條:熱水淋浴器:球浮氣流：發(fā)動(dòng)機(jī)化油器喉管同向行舟:1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)u附面層附面層(boundary layer) 由于流體的粘性，靠近物面處的流體有粘附在物面的趨勢(shì)，于是有一由于流體的粘性，靠近物面處的

6、流體有粘附在物面的趨勢(shì)，于是有一流速較低的區(qū)域，即為附面層。流速較低的區(qū)域，即為附面層。 附面層隨流程的增加而增厚。附面層隨流程的增加而增厚。 附面層的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)捩為紊流。附面層的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)捩為紊流。1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)1.2 空氣的粘滯性和氣流分離現(xiàn)象空氣的粘滯性和氣流分離現(xiàn)象u 順壓梯度和逆壓梯度順壓梯度和逆壓梯度順壓梯度：順壓梯度：順流動(dòng)方向壓力降低。（流速順流動(dòng)方向壓力降低。（流速，壓力，壓力） 逆壓梯度：逆壓梯度：順流動(dòng)方向壓力升高。（流速順流動(dòng)方向壓力升高。（流速，壓力，壓力）轎車的橫截面積分布和氣流壓力梯度轎車的橫截面積分布和氣流壓力梯度1.空氣動(dòng)力學(xué)

7、基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)u氣流分離現(xiàn)象氣流分離現(xiàn)象(flow separation) 當(dāng)氣流越過物面的最高點(diǎn)后，氣流流束擴(kuò)大、流速減小，具有逆壓當(dāng)氣流越過物面的最高點(diǎn)后，氣流流束擴(kuò)大、流速減小，具有逆壓梯度。氣體是頂著壓力的增高流動(dòng)。在因粘滯損失而使能量較低的附面梯度。氣體是頂著壓力的增高流動(dòng)。在因粘滯損失而使能量較低的附面層內(nèi)，流動(dòng)尤為困難。層內(nèi)，流動(dòng)尤為困難。在物面法向速度梯度為零在物面法向速度梯度為零( =0 )時(shí)，氣流開始分離?？拷锩鏁r(shí)，氣流開始分離?？拷锩娴臍饬飨韧Ｖ沽鲃?dòng)，進(jìn)而反向流動(dòng)，形成渦流區(qū)，將繼續(xù)流動(dòng)的氣流與的氣流先停止流動(dòng)，進(jìn)而反向流動(dòng)，形成渦流區(qū)，將繼續(xù)流動(dòng)的氣

8、流與物面隔開。物面隔開。ePYeY=01.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)尾流區(qū)尾流區(qū) 在分離點(diǎn)后，是一不規(guī)則流動(dòng)的在分離點(diǎn)后，是一不規(guī)則流動(dòng)的渦流區(qū)，總體上是靜止不動(dòng)的渦流區(qū)，總體上是靜止不動(dòng)的“死水死水區(qū)區(qū)”。物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它隨之運(yùn)動(dòng)，。物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它隨之運(yùn)動(dòng)，故稱故稱“尾流尾流”。 尾流區(qū)內(nèi)各點(diǎn)壓力幾乎相等，與尾流區(qū)內(nèi)各點(diǎn)壓力幾乎相等，與分離點(diǎn)處壓力相同。分離點(diǎn)處壓力相同。壓差阻力壓差阻力(pressure drag ) 在物體背流面，流束的擴(kuò)展受到尾流區(qū)的限制，使流束截面較比迎流面在物體背流面，流束的擴(kuò)展受到尾流區(qū)的限制，使流束截面較比迎流面小，其壓力較迎流面低。而尾流區(qū)

9、的壓力與相鄰流體壓力接近。這就使物體小，其壓力較迎流面低。而尾流區(qū)的壓力與相鄰流體壓力接近。這就使物體在主氣流方向上受到一個(gè)稱為在主氣流方向上受到一個(gè)稱為“壓差阻力壓差阻力”的作用。的作用。影響氣流分離的因素影響氣流分離的因素壓力梯度壓力梯度 只有在逆壓梯度條件下才會(huì)產(chǎn)生分離。只有在逆壓梯度條件下才會(huì)產(chǎn)生分離。 逆壓梯度越大，越易分離。逆壓梯度越大，越易分離。流態(tài)流態(tài) 紊流可使主氣流中的能量更多地傳遞到附面層，比層流更不易分離。紊流可使主氣流中的能量更多地傳遞到附面層，比層流更不易分離。1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)減小形狀阻力的措施減小形狀阻力的措施降低逆壓梯度降低逆壓梯度減緩

10、物體背流面的截面變化，使分離減緩物體背流面的截面變化，使分離點(diǎn)（分離線）向后移，減小尾流區(qū)。點(diǎn)（分離線）向后移，減小尾流區(qū)。增大紊流度增大紊流度 增大物面的粗糙度。增大物面的粗糙度。 分離是產(chǎn)生在附面層分離是產(chǎn)生在附面層流體沒有粘度，就沒有附面層。流體沒有粘度，就沒有附面層。沒有附面層，就不會(huì)產(chǎn)生氣流分離現(xiàn)象。沒有附面層，就不會(huì)產(chǎn)生氣流分離現(xiàn)象。汽車上的分離區(qū)汽車上的分離區(qū) 氣流在前風(fēng)窗下部、車頂前端、行李前部氣流在前風(fēng)窗下部、車頂前端、行李前部等處分離后，又重新附著，形成分離區(qū)（亦稱等處分離后，又重新附著，形成分離區(qū)（亦稱為為“氣泡氣泡”( bubble)）。）。1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣

11、動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)1.3 壓力系數(shù)壓力系數(shù)u定義定義常用壓力系數(shù)來表示物體在氣流流場(chǎng)中表面各點(diǎn)壓力的大小。常用壓力系數(shù)來表示物體在氣流流場(chǎng)中表面各點(diǎn)壓力的大小。壓力系數(shù)定義：；可整理為：壓力系數(shù)定義：；可整理為：CP =PPV 2/2CP = 1 ( )2V V 。處，是駐點(diǎn)。處，是駐點(diǎn)。u表示方法表示方法矢量法矢量法坐標(biāo)法坐標(biāo)法1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)2.2.汽車空氣動(dòng)力與空氣動(dòng)力矩汽車空氣動(dòng)力與空氣動(dòng)力矩空氣靜壓力的合力為空氣動(dòng)力，其三個(gè)分力分別為：空氣靜壓力的合力為空氣動(dòng)力，其三個(gè)分力分別為：空氣阻力空氣阻力(Drag)、空氣升力、空氣升力(Lift)、空氣側(cè)向力、空氣

12、側(cè)向力(Side Force)。將空氣動(dòng)力平移至汽車質(zhì)心將空氣動(dòng)力平移至汽車質(zhì)心Cg，就有一附加力矩，其三個(gè)分力矩分別為：，就有一附加力矩，其三個(gè)分力矩分別為：側(cè)傾力矩側(cè)傾力矩(Rolling Moment) MX、俯仰力矩、俯仰力矩(Pitching Moment) MY、橫、橫擺力矩?cái)[力矩(Yow Moment) MZ。u空氣動(dòng)力的表達(dá)式空氣動(dòng)力的表達(dá)式 空氣阻力與氣流速度的平方空氣阻力與氣流速度的平方V2成正比，與汽車迎風(fēng)面積成正比。常成正比，與汽車迎風(fēng)面積成正比。常表示為與動(dòng)壓力、迎風(fēng)面積成正比的形式：表示為與動(dòng)壓力、迎風(fēng)面積成正比的形式：式中，空氣阻力系數(shù)式中，空氣阻力系數(shù)Cd d是

13、表征汽車空氣動(dòng)力特是表征汽車空氣動(dòng)力特性的重要指標(biāo)，它主要取決于汽車外形，也與性的重要指標(biāo)，它主要取決于汽車外形，也與流速有關(guān)。流速有關(guān)。 空氣升力、空氣側(cè)向力表示為空氣升力、空氣側(cè)向力表示為汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)AVCLL22AVCSY22AVCDd22u空氣動(dòng)力矩的表達(dá)式空氣動(dòng)力矩的表達(dá)式俯仰力矩俯仰力矩令令則則一般取汽車的軸距作為特征長(zhǎng)度一般取汽車的軸距作為特征長(zhǎng)度l 。類似地，側(cè)傾力矩類似地，側(cè)傾力矩MX、橫擺力矩橫擺力矩MZ也表示為也表示為2. 汽車空氣動(dòng)力與空氣動(dòng)力矩汽車空氣動(dòng)力與空氣動(dòng)力矩AlVCMMYY22AlVCMMXX22AlVCMMZZ22AVZCXCDZLXMCd

14、CLCCY2)(2MYCdCLlCZCXC3.3.空氣阻力空氣阻力3.1 空氣阻力的分類空氣阻力的分類形狀阻力形狀阻力(Form Drag)干擾阻力干擾阻力(Interference Drag)內(nèi)部阻力內(nèi)部阻力(Internal Flow Drag)誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力(Induced Drag)摩擦阻力摩擦阻力(Skin Friction)前四種為壓力阻力。前四種為壓力阻力。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)Cd總值：0.45A形狀阻力(Cd=0.262)；B干擾阻力(Cd=0.064)；C形狀阻力(Cd=0.053)；D形狀阻力(Cd=0.031)；E形狀阻力(Cd=0.040)。3.空氣阻力空氣阻

15、力3.2 形狀阻力形狀阻力形狀阻力主要是壓差阻力，是由車身的外部形狀決定的。形狀阻力主要是壓差阻力，是由車身的外部形狀決定的。u前風(fēng)窗對(duì)空氣阻力的影響前風(fēng)窗對(duì)空氣阻力的影響 前風(fēng)窗對(duì)氣流的影響前風(fēng)窗對(duì)氣流的影響 減小前風(fēng)窗處空氣阻力的措施減小前風(fēng)窗處空氣阻力的措施 增大風(fēng)窗與發(fā)動(dòng)機(jī)罩間的夾角；增大風(fēng)窗與發(fā)動(dòng)機(jī)罩間的夾角； 風(fēng)窗橫向彎曲。風(fēng)窗橫向彎曲。u 車身后背對(duì)空氣阻力的影響車身后背對(duì)空氣阻力的影響幾種典型的車身后背型式幾種典型的車身后背型式直背式直背式(Fast back)：后背傾角后背傾角2020；艙背式艙背式(Hatch back)：后背傾角后背傾角20205050；方背式方背式(Sq

16、uare back)：后背傾角后背傾角5050；折背式折背式(Notch back)。3.空氣阻力空氣阻力 后背傾角與空氣阻力后背傾角與空氣阻力 分離點(diǎn)在后端時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)減??；分離點(diǎn)在后端時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)減小； 分離點(diǎn)在后背上時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)增大。分離點(diǎn)在后背上時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)增大。 有一空氣阻力最小的最佳后背傾角。有一空氣阻力最小的最佳后背傾角。 后背長(zhǎng)度越大，空氣阻力越小。后背長(zhǎng)度越大，空氣阻力越小。3.空氣阻力空氣阻力 車身后背形狀與空氣阻力車身后背形狀與空氣阻力 截尾式截尾式 兩廂式與三廂式兩廂式與三廂式 行李箱高度行李箱高度3.空氣阻力空氣阻力3.

17、3 誘導(dǎo)阻力誘導(dǎo)阻力(induced drag) 在側(cè)面由下向上的氣流形成的渦流在側(cè)面由下向上的氣流形成的渦流(vortice)的作用下，車頂上面的作用下，車頂上面的氣流在后背向下偏轉(zhuǎn)，使產(chǎn)生的實(shí)際升力有一向后的水平分力，這個(gè)的氣流在后背向下偏轉(zhuǎn)，使產(chǎn)生的實(shí)際升力有一向后的水平分力，這個(gè)分力就是誘導(dǎo)阻力。分力就是誘導(dǎo)阻力。 洗流不易分離。洗流不易分離。3.空氣阻力空氣阻力 氣流在后背的偏轉(zhuǎn)角越大，誘導(dǎo)阻力越大；氣流在后背的偏轉(zhuǎn)角越大，誘導(dǎo)阻力越大； 后背傾角越大，氣流在后背的偏轉(zhuǎn)角越大。后背傾角越大，氣流在后背的偏轉(zhuǎn)角越大。 氣流在后背的流程越長(zhǎng)，誘導(dǎo)阻力越大。氣流在后背的流程越長(zhǎng)，誘導(dǎo)阻力越

18、大。 分離點(diǎn)前移，氣流在后背的流程減小。分離點(diǎn)前移，氣流在后背的流程減小。 后背傾角的變化，對(duì)形狀阻力和誘導(dǎo)阻力都有影響。后背傾角的變化，對(duì)形狀阻力和誘導(dǎo)阻力都有影響。 隨傾角增大，誘導(dǎo)阻力增大，并隨分離點(diǎn)前移，增大速度減緩，隨傾角增大，誘導(dǎo)阻力增大，并隨分離點(diǎn)前移，增大速度減緩，最終減小，至消失；最終減小，至消失； 隨后背傾角增大，形狀阻力先減小，再增大，分離點(diǎn)前移至后背隨后背傾角增大，形狀阻力先減小，再增大，分離點(diǎn)前移至后背頂端時(shí)，不再增大。頂端時(shí)，不再增大。3.空氣阻力空氣阻力 車身后背上減小誘導(dǎo)阻力的措施車身后背上減小誘導(dǎo)阻力的措施選擇適當(dāng)?shù)暮蟊硟A角選擇適當(dāng)?shù)暮蟊硟A角后背后緣處為尖銳棱

19、角后背后緣處為尖銳棱角 形成穩(wěn)定的氣流分離線；減小轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力。形成穩(wěn)定的氣流分離線；減小轉(zhuǎn)角處產(chǎn)生的誘導(dǎo)阻力。設(shè)擾流器設(shè)擾流器 減小誘導(dǎo)阻力，同時(shí)減小空氣升力。減小誘導(dǎo)阻力，同時(shí)減小空氣升力。3.空氣阻力空氣阻力3.4 干擾阻力干擾阻力 干擾阻力是由于車身表面的凸起物、凹坑和車輪等局部地影響著氣流干擾阻力是由于車身表面的凸起物、凹坑和車輪等局部地影響著氣流流動(dòng)而引起的空氣阻力。流動(dòng)而引起的空氣阻力。 u車外小物件產(chǎn)生的干擾阻力車外小物件產(chǎn)生的干擾阻力 氣流流經(jīng)物體時(shí)流速增加，另一物體置于這被加速了的氣流中時(shí)，氣流流經(jīng)物體時(shí)流速增加，另一物體置于這被加速了的氣流中時(shí)，就會(huì)受到更大的空氣

20、阻力作用。兩物體距離越小，干擾阻力越大。就會(huì)受到更大的空氣阻力作用。兩物體距離越小，干擾阻力越大。3.空氣阻力空氣阻力u 車身表面凸起物對(duì)氣流影響車身表面凸起物對(duì)氣流影響 凸起物可能引起氣流分離。凸起物可能引起氣流分離。 凸起物使附面層加厚，氣流容易分離。凸起物使附面層加厚，氣流容易分離。3.空氣阻力空氣阻力u 車身表面凹槽產(chǎn)生的干擾阻力車身表面凹槽產(chǎn)生的干擾阻力門、蓋罩等的四周縫隙是主要的車身表面凹槽。門、蓋罩等的四周縫隙是主要的車身表面凹槽。凹槽的方向有垂直于和平等于氣流方向兩種典型狀況。凹槽的方向有垂直于和平等于氣流方向兩種典型狀況。3.空氣阻力空氣阻力u 車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流的影響車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)

21、氣流的影響車輪旋轉(zhuǎn)車輪旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)車輪在氣流中旋轉(zhuǎn)車輪在氣流中路面上的旋轉(zhuǎn)車輪在氣流中路面上的旋轉(zhuǎn)車輪在氣流中馬格納斯效應(yīng)馬格納斯效應(yīng)(Magnus effect)：在流體中運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓柱受到力作在流體中運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓柱受到力作用而影響它的行進(jìn)路線的一種現(xiàn)象。用而影響它的行進(jìn)路線的一種現(xiàn)象。路面上滾動(dòng)的車輪受到一升力作用。路面上滾動(dòng)的車輪受到一升力作用。車輪旋轉(zhuǎn)使車輪上的分離線前移，因此有一較大的空氣阻力。車輪旋轉(zhuǎn)使車輪上的分離線前移，因此有一較大的空氣阻力。3.空氣阻力空氣阻力輪罩的遮擋，減弱了車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流的干擾，降低了空氣阻力。輪罩的遮擋，減弱了車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流的干擾，降低了空氣阻力。在輪罩中的

22、轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，在其前側(cè)面和前下部有氣流向外流動(dòng)，對(duì)主氣流在輪罩中的轉(zhuǎn)動(dòng)車輪，在其前側(cè)面和前下部有氣流向外流動(dòng)，對(duì)主氣流產(chǎn)生干擾。產(chǎn)生干擾。輪胎寬度有一空氣阻力最小的值。輪胎寬度有一空氣阻力最小的值。3.空氣阻力空氣阻力3.5 內(nèi)部阻力內(nèi)部阻力 流經(jīng)車身內(nèi)部的氣流對(duì)通道的作用以及流流經(jīng)車身內(nèi)部的氣流對(duì)通道的作用以及流動(dòng)中的能量損耗，產(chǎn)生了內(nèi)部阻力。動(dòng)中的能量損耗，產(chǎn)生了內(nèi)部阻力。 u內(nèi)部氣流內(nèi)部氣流 發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻氣流：發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻氣流：流量大。是減小內(nèi)部阻力的主要研究對(duì)象。流量大。是減小內(nèi)部阻力的主要研究對(duì)象。 通風(fēng)氣流：通風(fēng)氣流：流量約為冷卻氣流的流量約為冷卻氣流的1/10左右。左右。 制動(dòng)器冷卻氣流

23、制動(dòng)器冷卻氣流u理想的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)理想的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)氣流通道為密封的直管道；氣流通道為密封的直管道；散熱器面積大，進(jìn)入的氣流速度低；散熱器面積大，進(jìn)入的氣流速度低；全部氣流都流經(jīng)散熱器；全部氣流都流經(jīng)散熱器；通道面積變化緩和，無渦流產(chǎn)生；通道面積變化緩和，無渦流產(chǎn)生；流經(jīng)散熱器的氣流為紊流；流經(jīng)散熱器的氣流為紊流；可根據(jù)散熱要求調(diào)節(jié)氣流流量?？筛鶕?jù)散熱要求調(diào)節(jié)氣流流量。3.空氣阻力空氣阻力4.4.空氣升力空氣升力4.1 4.1 空氣升力空氣升力 翼型的迎角越大，空氣升力越大。翼型的迎角越大，空氣升力越大。 汽車如翼型，上凸下平，受空氣升力作用。汽車如翼型，上凸下平，受空氣升力作用。

24、 不同外形的汽車，其不同外形的汽車，其“迎角迎角”不同，空氣升力系數(shù)也不同。不同，空氣升力系數(shù)也不同。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)4.2 4.2 地面效應(yīng)地面效應(yīng)地面對(duì)氣流的影響，使物體受到的空氣動(dòng)力發(fā)生變化的現(xiàn)象。地面對(duì)氣流的影響，使物體受到的空氣動(dòng)力發(fā)生變化的現(xiàn)象。 當(dāng)距離當(dāng)距離h 較大時(shí)，隨較大時(shí)，隨h 減小，氣流加速，壓力減小；減小，氣流加速，壓力減??； 當(dāng)距離當(dāng)距離h 較小時(shí)較小時(shí) ，附面層的影響隨，附面層的影響隨h 減小而突出。隨減小而突出。隨h 減小，氣減小，氣流減速，壓力增大。流減速，壓力增大。4. 空氣升力空氣升力u地效飛行器地效飛行器天鵝號(hào)地效飛行器天鵝號(hào)地效飛行器信天翁信

25、天翁4型地效飛行器型地效飛行器蘇聯(lián)蘇聯(lián)KM地效飛行器地效飛行器4. 空氣升力空氣升力4.3 4.3 汽車外形與空氣升力汽車外形與空氣升力u汽車前端高度汽車前端高度 汽車前端高度影響流入底部的氣流量。汽車前端高度影響流入底部的氣流量。 進(jìn)入汽車底部的空氣越多，流速越高，壓力越?。贿M(jìn)入汽車底部的空氣越多，流速越高，壓力越??； 另一方面，空氣越多，堵塞越嚴(yán)重，壓力越大，空氣升力越大。另一方面，空氣越多，堵塞越嚴(yán)重，壓力越大，空氣升力越大。4. 空氣升力空氣升力u底部的前后遮擋的影響底部的前后遮擋的影響u底部氣流的側(cè)向流動(dòng)底部氣流的側(cè)向流動(dòng) 減小了底部壓力；減小了底部壓力； 加強(qiáng)了側(cè)面渦流，從而增強(qiáng)了

26、下洗作用。加強(qiáng)了側(cè)面渦流，從而增強(qiáng)了下洗作用。4. 空氣升力空氣升力u后背傾角對(duì)空氣升力的影響后背傾角對(duì)空氣升力的影響u前風(fēng)窗下部分離區(qū)對(duì)空氣升力的前風(fēng)窗下部分離區(qū)對(duì)空氣升力的影響影響u行李廂上的分離區(qū)對(duì)空氣升力的影響行李廂上的分離區(qū)對(duì)空氣升力的影響4. 空氣升力空氣升力5.5.側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性5.1 側(cè)向氣流對(duì)空氣動(dòng)力特性系數(shù)的影響側(cè)向氣流對(duì)空氣動(dòng)力特性系數(shù)的影響u氣流側(cè)偏角與空氣動(dòng)力特性系數(shù)氣流側(cè)偏角與空氣動(dòng)力特性系數(shù)各種汽車的空氣動(dòng)力特性各種汽車的空氣動(dòng)力特性系數(shù)隨側(cè)偏角的變化而變化的系數(shù)隨側(cè)偏角的變化而變化的規(guī)律是不同的。多數(shù)汽車的空規(guī)律是不同的。多數(shù)汽

27、車的空氣動(dòng)力特性系數(shù)是隨氣流側(cè)偏氣動(dòng)力特性系數(shù)是隨氣流側(cè)偏角的增加而增大。角的增加而增大。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)側(cè)偏角5.2 汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性 汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性是指汽車在氣流作用下，保持或恢復(fù)原有行駛汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性是指汽車在氣流作用下，保持或恢復(fù)原有行駛狀態(tài)的能力。狀態(tài)的能力。5.側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性氣壓中心越靠后，汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性越好。氣壓中心越靠后，汽車空氣動(dòng)力穩(wěn)定性越好。氣壓中心在質(zhì)心之前：氣壓中心在質(zhì)心之前：氣壓中心在質(zhì)心之后：氣壓中心在質(zhì)心之后：車身側(cè)視輪廓圖的形心位置越靠后，其氣壓中心越靠后，空氣動(dòng)力車身側(cè)視輪廓圖的形心

28、位置越靠后，其氣壓中心越靠后，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性越好。穩(wěn)定性越好。形心形心形心形心5.側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.1 6.1 前阻風(fēng)板（前阻風(fēng)板（air dam)air dam)u阻風(fēng)板的作用：阻風(fēng)板的作用： 減少進(jìn)入底部的空氣量。減少進(jìn)入底部的空氣量。 阻風(fēng)板后形成局部高壓區(qū)。阻風(fēng)板后形成局部高壓區(qū)。u前阻風(fēng)板的優(yōu)化前阻風(fēng)板的優(yōu)化不同的汽車，前阻風(fēng)板的位置、尺寸均有一最佳值。不同的汽車，前阻風(fēng)板的位置、尺寸均有一最佳值。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)u阻風(fēng)板示例阻風(fēng)板示例6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.2 6.2 后擾流器（后擾流器（spo

29、ilerspoiler） u后擾流器的作用后擾流器的作用 在擾流器前形成局部高壓區(qū)，可減小空氣升力在擾流器前形成局部高壓區(qū)，可減小空氣升力； 使氣流在擾流器上穩(wěn)定地分離，可減小誘導(dǎo)阻力；使氣流在擾流器上穩(wěn)定地分離，可減小誘導(dǎo)阻力； 使分離提前，可增大形狀阻力；使分離提前，可增大形狀阻力； 有的后擾流器對(duì)氣流的導(dǎo)向，可推遲分離，清潔后有的后擾流器對(duì)氣流的導(dǎo)向，可推遲分離，清潔后窗。窗。u后擾流器的優(yōu)化后擾流器的優(yōu)化 在流速較高的氣流中，后擾流器作用較明顯。在流速較高的氣流中，后擾流器作用較明顯。 不同的汽車，后擾流器的形狀、位置、尺寸均有最不同的汽車，后擾流器的形狀、位置、尺寸均有最佳值。佳值。

30、6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置u 后擾流器形式后擾流器形式6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.3 6.3 導(dǎo)流罩（導(dǎo)流罩（air deflector/air shieldair deflector/air shield ） u導(dǎo)流罩的作用導(dǎo)流罩的作用避免在駕駛室與貨廂連接處產(chǎn)生氣流分離，以減小空氣阻力。避免在駕駛室與貨廂連接處產(chǎn)生氣流分離，以減小空氣阻力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置u貨車的后導(dǎo)流罩貨車的后導(dǎo)流罩6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.4 6.4 底板底板u底板的作

31、用底板的作用 使汽車底面平整光滑，以減小空氣阻力和空氣升力。使汽車底面平整光滑，以減小空氣阻力和空氣升力。 降低車外噪聲。降低車外噪聲。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.5 6.5 裙邊（裙邊（side fairing)side fairing)u裙邊的作用裙邊的作用 使前后輪之間的車身側(cè)面下部平整，減少車輪與氣流的相互作用，使前后輪之間的車身側(cè)面下部平整，減少車輪與氣流的相互作用，以降低空氣阻力。以降低空氣阻力。 阻礙底部氣流從側(cè)面流出。減小側(cè)面渦流強(qiáng)度；可能增大底部壓阻礙底部氣流從側(cè)面流出。減小側(cè)面渦流強(qiáng)度；可能增大底部壓力。力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置u貨車的裙

32、邊貨車的裙邊6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.6 6.6 垂直尾翼垂直尾翼u垂直尾翼的作用垂直尾翼的作用 使氣壓中心后移，改善空氣動(dòng)力穩(wěn)定性。使氣壓中心后移，改善空氣動(dòng)力穩(wěn)定性。 增大空氣側(cè)向力。增大空氣側(cè)向力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.7 6.7 車輪整流罩車輪整流罩(Wheel cover)(Wheel cover)u車輪整流罩的作用車輪整流罩的作用 減小車輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的干擾阻力；減小車輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的干擾阻力； 減小翼子板開口引起的干擾阻力。減小翼子板開口引起的干擾阻力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.8 6.8 車輪導(dǎo)流板車輪導(dǎo)流板u車輪導(dǎo)流板的作用車

33、輪導(dǎo)流板的作用減小車輪引起的空氣阻力。減小車輪引起的空氣阻力。前輪前導(dǎo)板前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板前輪前導(dǎo)板前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.9 6.9 負(fù)升力翼負(fù)升力翼u 負(fù)升力翼的作用負(fù)升力翼的作用產(chǎn)生向下的空氣升力，提高附著力。產(chǎn)生向下的空氣升力，提高附著力。 例：例：總質(zhì)量總質(zhì)量750kg，附著系數(shù)，附著系數(shù)1.4，轉(zhuǎn)彎半徑，轉(zhuǎn)彎半徑200m，無負(fù)升力裝置，最大車速無負(fù)升力裝置，最大車速190km/h，向心加速度，向心加速度1.4g；負(fù)升力為車重的負(fù)升力為車重的36%，最大車速，最大車速222km/h

34、，向心加速度，向心加速度1.94g；負(fù)升力為車重的負(fù)升力為車重的106%，最大車速，最大車速270km/h ，向心加速度，向心加速度2.88g。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.10 6.10 輪輻蓋輪輻蓋u輪輻蓋的作用輪輻蓋的作用 防止氣流進(jìn)入車輪，減小輪輻對(duì)氣流的干擾防止氣流進(jìn)入車輪，減小輪輻對(duì)氣流的干擾, ,從而減小干擾阻力。從而減小干擾阻力。 制動(dòng)器散熱效果差。制動(dòng)器散熱效果差。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.11 6.11 輪轂罩輪轂罩u輪轂罩的作用輪轂罩的作用引導(dǎo)氣流，減小空氣阻力，產(chǎn)生負(fù)升力，冷卻制動(dòng)器。引導(dǎo)氣流，減小

35、空氣阻力，產(chǎn)生負(fù)升力，冷卻制動(dòng)器。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車的楔形造型趨勢(shì)汽車的楔形造型趨勢(shì)u楔形楔形前低后高，后端垂直截?cái)?。前低后高，后端垂直截?cái)?。u楔形造型的空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)楔形造型的空氣動(dòng)力學(xué)特點(diǎn) 前端低矮，進(jìn)入底部的空氣量少，底部產(chǎn)生的空氣阻力小；前端低矮，進(jìn)入底部的空氣量少，底部產(chǎn)生的空氣阻力??； 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗交接處轉(zhuǎn)折平緩，產(chǎn)生的空氣阻力??；發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗交接處轉(zhuǎn)折平緩，產(chǎn)生的空氣阻力?。?后端上緣的尖棱，使誘導(dǎo)阻力較?。缓蠖松暇壍募饫?，使誘導(dǎo)阻力較??； 前低后高，前低后高，“翼形翼形”迎角小，使空氣升力?。挥切?，使空氣升力?。?側(cè)視輪廓圖前小后大，氣壓中心

36、偏后，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性好。側(cè)視輪廓圖前小后大，氣壓中心偏后，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性好。汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾 風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平躺平”，且與車頂圓滑過渡。，且與車頂圓滑過渡。 調(diào)整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、前窗、后窗等處造型調(diào)整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、前窗、后窗等處造型的傾斜角度能有效地減少阻力、升力的產(chǎn)生。的傾斜角度能有效地減少阻力、升力的產(chǎn)生。越野車很難做到越野車很難做到 風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平躺平”，且與車頂圓滑過渡。，且與車頂圓滑過渡。 水平投影應(yīng)為腰鼓形。水平投影應(yīng)為腰鼓形。 后端稍稍收縮，前端呈半圓形。后

37、端稍稍收縮，前端呈半圓形。 面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。過渡不理想過渡不理想 面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。 盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。減少凸起物，形成平滑表面，如門把手改為凹式結(jié)構(gòu)，刮水器改為減少凸起物，形成平滑表面，如門把手改為凹式結(jié)構(gòu)，刮水器改為內(nèi)藏式，車身側(cè)面的窗玻璃與窗框齊平，玻璃表面和車身整體表面內(nèi)藏式，車身側(cè)面的窗玻璃與窗框齊平，玻璃表面和車身整體表面平滑。平滑。 在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。 車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。

38、思考：思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？方程式賽車為什么不用車輪蓋？ 整個(gè)車身應(yīng)向前傾整個(gè)車身應(yīng)向前傾12。2）整車）整車 最好最好采用方背采用方背式式或快背或快背式。式。 若若用階背用階背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。 后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。 所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑所有零件應(yīng)在車身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。的蓋板蓋住底部。4）車身底部）車身底部底部比較凌亂底部比較凌亂底部比較凌亂底部比較凌亂 仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位

39、置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。5）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣氣動(dòng)造型的氣動(dòng)造型的整體最優(yōu)化整體最優(yōu)化箱型：箱型：氣動(dòng)阻力系數(shù)平均值為氣動(dòng)阻力系數(shù)平均值為0.60.7；甲殼蟲型：甲殼蟲型：氣動(dòng)阻力系數(shù)約為氣動(dòng)阻力系數(shù)約為0.450.5，其高速氣動(dòng)性能明顯優(yōu)于箱型汽車，但，其高速氣動(dòng)性能明顯優(yōu)于箱型汽車，但“甲殼蟲型甲殼蟲型”汽車抗側(cè)風(fēng)干擾穩(wěn)定性較差。之后經(jīng)過更

40、細(xì)致的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)汽車抗側(cè)風(fēng)干擾穩(wěn)定性較差。之后經(jīng)過更細(xì)致的風(fēng)洞試驗(yàn)研究，發(fā)現(xiàn)“甲殼蟲型甲殼蟲型”的尾部氣流渦的尾部氣流渦區(qū)較大；區(qū)較大；船型：船型：船型汽車抗側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性強(qiáng)，前、后翼子板與側(cè)圍形成一個(gè)整體，改善了車身兩側(cè)氣流狀船型汽車抗側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性強(qiáng)，前、后翼子板與側(cè)圍形成一個(gè)整體，改善了車身兩側(cè)氣流狀態(tài)，氣動(dòng)阻力系數(shù)保持在態(tài)，氣動(dòng)阻力系數(shù)保持在0.40.45左右。但船型汽車尾部呈階梯狀，高速時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦左右。但船型汽車尾部呈階梯狀，高速時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦流；流；魚型：魚型：把船型車的后背不斷傾斜，成為背部像魚的脊背式汽車；但存在后方視野和乘座舒適性把船型車的后背不斷傾斜，成為背

41、部像魚的脊背式汽車；但存在后方視野和乘座舒適性較差的缺點(diǎn)，且氣動(dòng)升力問題也比較突出；較差的缺點(diǎn)，且氣動(dòng)升力問題也比較突出；楔型車：楔型車：把氣動(dòng)阻力的一部分化解為向下的負(fù)升力，整車表面的壓強(qiáng)分布變化均衡，表面的分把氣動(dòng)阻力的一部分化解為向下的負(fù)升力，整車表面的壓強(qiáng)分布變化均衡，表面的分離渦較少，很好地解決了氣動(dòng)阻力與氣動(dòng)升力的矛盾，離渦較少，很好地解決了氣動(dòng)阻力與氣動(dòng)升力的矛盾， 楔型轎車表面壓強(qiáng)分布楔型轎車表面壓強(qiáng)分布未來轎車的外形未來轎車的外形減小減小CD值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)如下：值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)如下：理想的氣動(dòng)外形理想的氣動(dòng)外形正面：盡可能采用寬而低的扁平型以及無棱角正面：盡可能采用寬而

42、低的扁平型以及無棱角的圓滑過渡；的圓滑過渡；側(cè)面：應(yīng)盡量降低車身總高度；減小離地間隙；側(cè)面：應(yīng)盡量降低車身總高度；減小離地間隙；前端扁平、后端盡可能使阻力降低；加尾翼（從前端扁平、后端盡可能使阻力降低；加尾翼（從減小阻力和保證方向穩(wěn)定兩個(gè)方面考慮）減小阻力和保證方向穩(wěn)定兩個(gè)方面考慮）從頂面看，車身前端接近半圓形，而整車的俯從頂面看，車身前端接近半圓形，而整車的俯視形狀盡可能接近腰鼓形視形狀盡可能接近腰鼓形 現(xiàn)代汽車氣動(dòng)造型的研究和開發(fā)是上述兩條技術(shù)路線的綜合，即以整體最優(yōu)化為氣現(xiàn)代汽車氣動(dòng)造型的研究和開發(fā)是上述兩條技術(shù)路線的綜合，即以整體最優(yōu)化為氣動(dòng)造型基礎(chǔ)，再輔以局部?jī)?yōu)化造型，力求使氣動(dòng)造型

43、盡善盡美。動(dòng)造型基礎(chǔ)，再輔以局部?jī)?yōu)化造型，力求使氣動(dòng)造型盡善盡美。理想的氣動(dòng)外形理想的氣動(dòng)外形現(xiàn)代汽車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：現(xiàn)代汽車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)應(yīng)滿足下列要求：將車身設(shè)計(jì)成楔形或快背式，盡量把前端壓低、前風(fēng)窗與發(fā)動(dòng)機(jī)罩、將車身設(shè)計(jì)成楔形或快背式，盡量把前端壓低、前風(fēng)窗與發(fā)動(dòng)機(jī)罩、頂蓋與側(cè)面的過渡部分盡可能圓滑光順；頂蓋與側(cè)面的過渡部分盡可能圓滑光順；設(shè)置前后擾流器等空氣動(dòng)力學(xué)裝置，改善氣流狀態(tài)；設(shè)置前后擾流器等空氣動(dòng)力學(xué)裝置，改善氣流狀態(tài)；車身底面平滑化，或設(shè)置光滑地板，以降低空氣阻力；車身底面平滑化，或設(shè)置光滑地板，以降低空氣阻力；盡可能減少車身外表面的凸凹面和凸出物，如采用電

44、子后視鏡；盡可能減少車身外表面的凸凹面和凸出物，如采用電子后視鏡；合理設(shè)計(jì)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻氣流，強(qiáng)制空氣處于有理流動(dòng)狀態(tài)，提合理設(shè)計(jì)并控制發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻氣流，強(qiáng)制空氣處于有理流動(dòng)狀態(tài)，提高冷卻效果并減小內(nèi)循環(huán)空氣阻力。高冷卻效果并減小內(nèi)循環(huán)空氣阻力。 6.1 汽車風(fēng)洞汽車風(fēng)洞風(fēng)洞是產(chǎn)生人工氣流的裝置。風(fēng)洞是產(chǎn)生人工氣流的裝置。u 風(fēng)洞類型風(fēng)洞類型按尺寸大小分為：按尺寸大小分為：整車風(fēng)洞、模型風(fēng)洞；整車風(fēng)洞、模型風(fēng)洞；按氣流是否循環(huán)分為：按氣流是否循環(huán)分為：直流式風(fēng)洞直流式風(fēng)洞(開式風(fēng)洞開式風(fēng)洞)、回流式風(fēng)洞、回流式風(fēng)洞(閉式風(fēng)洞閉式風(fēng)洞)。按氣流速度分為：按氣流速度分為：低速風(fēng)洞、高速風(fēng)洞低速

45、風(fēng)洞、高速風(fēng)洞(亞音速、跨音速、超音速、高超音速亞音速、跨音速、超音速、高超音速)。6.6.汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車空氣動(dòng)力學(xué)汽車空氣動(dòng)力學(xué)u 風(fēng)洞結(jié)構(gòu)風(fēng)洞結(jié)構(gòu) 穩(wěn)定段穩(wěn)定段 由蜂窩器、陰尼網(wǎng)構(gòu)成。其作由蜂窩器、陰尼網(wǎng)構(gòu)成。其作用是衰減渦流，提高氣流品質(zhì)。用是衰減渦流，提高氣流品質(zhì)。 收縮段收縮段 是一截面積逐漸縮小的通道。是一截面積逐漸縮小的通道。其作用是使氣流加速。其作用是使氣流加速。試驗(yàn)段試驗(yàn)段 是試件、測(cè)試裝置安放區(qū)。有是試件、測(cè)試裝置安放區(qū)。有開式試驗(yàn)段和閉式試驗(yàn)段兩種類型。開式試驗(yàn)段和閉式試驗(yàn)段兩種類型。擴(kuò)散段擴(kuò)散段 是一截面積逐漸擴(kuò)大的通道。是一截面積逐漸擴(kuò)大的通道。其作用是

46、使氣流減速，以減小流動(dòng)其作用是使氣流減速，以減小流動(dòng)的能耗。的能耗。 風(fēng)扇及整流裝置風(fēng)扇及整流裝置 風(fēng)扇使空氣流動(dòng)。整流裝置將風(fēng)扇使空氣流動(dòng)。整流裝置將旋轉(zhuǎn)氣流導(dǎo)直。旋轉(zhuǎn)氣流導(dǎo)直。 對(duì)于回流式風(fēng)洞，還有冷卻裝置、對(duì)于回流式風(fēng)洞，還有冷卻裝置、換氣裝置、拐角導(dǎo)直片等。換氣裝置、拐角導(dǎo)直片等。6.汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)除了保持較低的風(fēng)阻系數(shù)以外，還需要尋找一個(gè)下壓力和空氣阻力之間的平衡點(diǎn)。u風(fēng)洞的應(yīng)用風(fēng)洞的應(yīng)用6.汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)6.汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn)6.2 汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車風(fēng)洞試驗(yàn) 空氣動(dòng)力及空氣動(dòng)力矩試驗(yàn)空氣動(dòng)力及空氣動(dòng)力矩試驗(yàn)測(cè)量汽車受到的空氣動(dòng)力及空氣動(dòng)力矩，得到動(dòng)力系數(shù)有動(dòng)力矩系數(shù)。測(cè)量汽車受到的空氣動(dòng)力及空氣動(dòng)力矩，得到動(dòng)力系數(shù)有動(dòng)力矩系數(shù)。 壓力分布試驗(yàn)壓力分布試驗(yàn)測(cè)定汽車表面壓力分布，得到表面的壓力系數(shù)。測(cè)定汽車表面壓力分布