第六章汽車的空氣動(dòng)力性能

第六章汽車空氣動(dòng)力性能概述汽車受到的外力路面作用力空氣動(dòng)力重力汽車在路面上行駛時(shí)，除受到路面作用力外，還受到周圍氣流對(duì)它作用的各種力和力矩，研究這些力的特性及其對(duì)汽車性能所產(chǎn)生的影響的學(xué)科稱為汽車空氣動(dòng)力學(xué)。對(duì)動(dòng)力性的影響

影響高速時(shí)的加速性能;影響最高車速。對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響

對(duì)于CdA=0.8m2的轎車， v=65km/h時(shí)，55%的能量克服空氣阻力； v=90km/h時(shí)，70%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30%，燃油消耗相差達(dá)12%以上。對(duì)安全性的影響

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；空氣動(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

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)對(duì)汽車性能的影響汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容

研究汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)，空氣對(duì)汽車的作用。 包括：作用力（力矩）、噪聲、冷卻、通風(fēng)換氣、車身表面清潔、對(duì)附件工作性能的影響等。1.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(Bernoulli’sLaw)連續(xù)性方程 對(duì)于定常流動(dòng)，流過(guò)流束任一截面的流量彼此相等，即

ρ1V1A1=ρ2V2A2=······=常數(shù) 對(duì)于不可壓縮流體（ρ1=ρ2=······=常數(shù)），有

V1A1=V2A2=······=常數(shù)連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中 的表現(xiàn)形式。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。伯努利方程對(duì)于不可壓縮流體，有：

mgz+mp/ρ+mV2/2=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ρ可視為不變，且氣體的重力很小，則

p/ρ+V2/2=常數(shù)或

p+ρV2/2=常數(shù)即靜壓力與“動(dòng)壓力”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。流速越大，動(dòng)壓力越大，壓力（靜壓力）越小。文丘里效應(yīng)(VentureEffect)：

流體經(jīng)過(guò)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:

1.2空氣的粘滯性和氣流分離現(xiàn)象附面層(boundarylayer)

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。附面層的流態(tài)由層流轉(zhuǎn)變?yōu)槲闪?。順壓梯度和逆壓梯度順壓梯度：順流?dòng)方向壓力降低。（流速↑，壓力↓）

逆壓梯度：順流動(dòng)方向壓力升高。（流速↓，壓力↑）轎車的橫截面積分布和氣流壓力梯度氣流分離現(xiàn)象(flowseparation) 當(dāng)氣流越過(guò)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層內(nèi)，流動(dòng)尤為困難。 在物面法向速度梯度為零(

=0)時(shí)，氣流開(kāi)始分離。靠近物面的氣流先停止流動(dòng)，進(jìn)而反向流動(dòng)，形成渦流區(qū)，將繼續(xù)流動(dòng)的氣流與物面隔開(kāi)。ePYeY=0尾流區(qū)

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“死水區(qū)”。物體向前運(yùn)動(dòng)時(shí)，它隨之運(yùn)動(dòng)，故稱“尾流”。 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。壓差阻力(pressuredrag)

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)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“壓差阻力”的作用。影響氣流分離的因素壓力梯度

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。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。減小形狀阻力的措施降低逆壓梯度

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)。增大紊流度

增大物面的粗糙度。

分離是產(chǎn)生在附面層流體沒(méi)有粘度，就沒(méi)有附面層。沒(méi)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) 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)（亦稱為“氣泡”(

bubble)）。

汽車空氣作用的六分力與汽車運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的關(guān)系，主要靠模型或?qū)嵻嚨娘L(fēng)洞試驗(yàn)求得。坐標(biāo)系風(fēng)壓中心

（C.P——Centerof

airpresure）空氣動(dòng)力的合力

作用點(diǎn)，位于汽

車對(duì)稱平面內(nèi)，

不一定與重心

重合所有的空氣動(dòng)力向坐標(biāo)原點(diǎn)化簡(jiǎn)，即產(chǎn)生三個(gè)分力和繞x,y,z三個(gè)坐標(biāo)軸的力矩橫擺力矩側(cè)傾力矩側(cè)向力2.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： 空氣阻力(Drag)Ｄ、空氣升力(Lift)Ｌ、空氣側(cè)向力(SideForce)Ｓ。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： 側(cè)傾力矩(RollingMoment)

MX、俯仰力矩(PitchingMoment)MY、橫擺力矩(YowMoment)MZ?？諝鈩?dòng)力的表達(dá)式 空氣阻力Ｄ與氣流速度的平方V2成正比，與汽車迎風(fēng)面積Ａ成正比。常表示為與動(dòng)壓力、迎風(fēng)面積成正比的形式： 式中，空氣阻力系數(shù)Cd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。 空氣升力Ｌ、空氣側(cè)向力Ｓ表示為空氣動(dòng)力矩的表達(dá)式 俯仰力矩 令 則 一般取汽車的軸距作為特征長(zhǎng)度l。 類似地，側(cè)傾力矩MX、橫擺力矩MZ也表示為空氣動(dòng)力的各分力的數(shù)值都與動(dòng)壓力和迎風(fēng)的汽車正投影面積成正比，其比例系數(shù)稱為空氣動(dòng)力系數(shù)(風(fēng)阻系數(shù))——空氣密度，vr——?dú)饬飨鄬?duì)汽車速度

A——汽車正投影面積，L——汽車特征長(zhǎng)度單位氣動(dòng)阻力Drag側(cè)向力Sideforce升力Lift側(cè)傾力矩Rollingmoment俯仰力矩Pitchingmoment橫擺力矩YawingmomentFxFyFzMxMyMz3.空氣阻力3.1空氣阻力的分類及影響的相關(guān)因素形狀阻力(FormDrag)干擾阻力(InterferenceDrag)內(nèi)部阻力(InternalFlowDrag)誘導(dǎo)阻力(InducedDrag)摩擦阻力(SkinFriction)前四種為壓力阻力。Cd總值：0.45A—形狀阻力(Cd=0.262)；B—干擾阻力(Cd=0.064)；C—內(nèi)部阻力(Cd=0.053)；D—誘導(dǎo)阻力(Cd=0.031)；E—形狀阻力(Cd=0.040)?？諝庾饔糜谲嚿淼南蚝罂v向分力稱為氣動(dòng)阻力。與車速平方成正比與車身形狀有很大關(guān)系升力在水平方向上的分力由于空氣具有粘性，在流經(jīng)車身表面對(duì)空氣質(zhì)點(diǎn)與車身表面的摩擦力在逆行駛方向的分力車身表面突起物造成的阻力為了發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻和乘坐艙內(nèi)換氣而引起空氣氣流通過(guò)車身內(nèi)部構(gòu)造所產(chǎn)生的阻力汽車空氣阻力對(duì)汽車的影響主要有兩個(gè)方面：1、汽車動(dòng)力性：汽車的最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度2、汽車經(jīng)濟(jì)性氣動(dòng)阻力與總阻力的比、氣動(dòng)阻力所耗功率、氣動(dòng)阻力與燃料消耗量汽車空氣阻力對(duì)動(dòng)力性的影響汽車的最高車速、加速時(shí)間、最大爬坡度是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性的主要指標(biāo)。1、汽動(dòng)阻力與最大速度汽車在水平路面上等速行使，其最大車速可表示為：最大驅(qū)動(dòng)力車重滾動(dòng)阻力系數(shù)氣動(dòng)升力系數(shù)氣動(dòng)阻力系數(shù)分析：當(dāng)車重及其他因素不變，一定的最大驅(qū)動(dòng)力時(shí)，汽車的最大速度取決于氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)。由于氣動(dòng)升力系數(shù)涉及到汽車的穩(wěn)定性，在此不討論?？梢?jiàn)：減小氣動(dòng)阻力系數(shù)可提高最大速度。2、汽動(dòng)阻力與汽車加速度發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨時(shí)間的變化率汽車傳動(dòng)系效率分析：當(dāng)車重及其他因素不變，一定的傳動(dòng)效率時(shí)，汽車的加速度取決于氣動(dòng)阻力系數(shù)?？梢?jiàn)：減小氣動(dòng)阻力系數(shù)可增加汽車的加速度。當(dāng)氣動(dòng)阻力增加，會(huì)使加速能力下降。若當(dāng)然，汽車的加速性能首先取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的加速特性。汽車空氣阻力對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響隨著世界能源危機(jī)，石油價(jià)格的上漲，改善汽車的燃料經(jīng)濟(jì)性成為重要課題。1、汽動(dòng)阻力占總阻力的比例汽車上的總阻力由氣動(dòng)阻力和滾動(dòng)阻力組成：氣動(dòng)阻力在前后輪上的汽車重力和升力由圖可知，當(dāng)車速為（60－80）km/h時(shí)氣動(dòng)阻力與滾動(dòng)阻力相當(dāng)；當(dāng)車速為160km/h后，氣動(dòng)阻力是滾動(dòng)阻力的2－3倍。氣動(dòng)阻力空氣阻力所耗功率克服氣動(dòng)阻力所需的功率來(lái)源于發(fā)動(dòng)機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)所做的功有相當(dāng)大一部分用來(lái)克服氣動(dòng)阻力。不同的車形、不同的速度所耗功率不等。耗功與速度3次方正比?？諝庾枇εc燃料消耗量不同的車形、不同的速度每百公里所耗油不等。小型車用于克服氣動(dòng)阻力每百公里所耗油量占總耗油量的50％左右，比例最大，故減小氣動(dòng)阻力可使每百公里耗油量下降。3.2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。前風(fēng)窗對(duì)空氣阻力的影響前風(fēng)窗對(duì)氣流的影響減小前風(fēng)窗處空氣阻力的措施增大風(fēng)窗與發(fā)動(dòng)機(jī)罩間的夾角；風(fēng)窗橫向彎曲。氣動(dòng)阻力（系數(shù)）與車身外形的關(guān)系29箱型汽車1908~1931CD～0.7甲蟲(chóng)型汽車1935～1944CD～0.46船型汽車1945～1970CD～0.4魚(yú)型汽車1970～1980CD～0.35楔型汽車1980～1990CD～0.3Cd（風(fēng)阻系數(shù)）世界記錄

Cd年款車型注釋

0.1371986福特ProbeV概念車

0.191996通用EV1電動(dòng)車

0.251999本田Insight混合動(dòng)力車

0.252000雷克薩斯LS430

0.252000奧迪A2"3升

0.261989歐寶Calibra2.0i基本型

0.262000奔馳C180

0.271996奔馳E230

0.271997大眾帕薩特

0.271997雷克薩斯LS400

0.271998寶馬318i

0.272000奔馳C級(jí)重視人體工程學(xué)，內(nèi)部空間大，乘坐舒適空氣阻力大，妨礙了汽車前進(jìn)的速度，越呈流線型汽車的正面阻力和后面渦流越小乘員活動(dòng)空間狹小對(duì)橫風(fēng)的不穩(wěn)定性汽車車室置于兩軸之間解決了對(duì)橫風(fēng)不穩(wěn)定的問(wèn)題車的尾部過(guò)長(zhǎng)，為階梯狀，高速行駛時(shí)會(huì)產(chǎn)生較強(qiáng)的空氣渦流，影響了車速的提高后窗傾斜大，面積大，降低了車身強(qiáng)度汽車高速行駛時(shí)易產(chǎn)生很大的升力，使汽車地面附著力減小，使汽車行駛穩(wěn)定性和操縱穩(wěn)定性降低車身整體向前下方傾斜，車身后部像刀切一樣平直，這種造型能有效地克服升力楔型對(duì)于目前的高速汽車，已接近理想造型車身后背對(duì)空氣阻力的影響幾種典型的車身后背型式直背式(Fastback)：后背傾角＜20°；艙背式(Hatchback)：后背傾角20°～50°；方背式(Squareback)：后背傾角＞50°；折背式(Notchback)。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。后背長(zhǎng)度越大，空氣阻力越小。車身后背形狀與空氣阻力截尾式兩廂式與三廂式行李箱高度3.3誘導(dǎo)阻力(induceddrag)

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。 。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。氣流在后背的流程越長(zhǎng)，誘導(dǎo)阻力越大。 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。 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； 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。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。設(shè)擾流器

減小誘導(dǎo)阻力，同時(shí)減小空氣升力。3.4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流動(dòng)而引起的空氣阻力。

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)，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。車身表面凸起物對(duì)氣流影響凸起物可能引起氣流分離。凸起物使附面層加厚，氣流容易分離。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。凹槽的方向有垂直于和平等于氣流方向兩種典型狀況。車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流的影響車輪旋轉(zhuǎn)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)(Magnuseffect)：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。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。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。輪胎寬度有一空氣阻力最小的值。3.5內(nèi)部阻力流經(jīng)車身內(nèi)部的氣流對(duì)通道的作用以及流動(dòng)中的能量損耗，產(chǎn)生了內(nèi)部阻力。

內(nèi)部氣流發(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。通風(fēng)氣流：流量約為冷卻氣流的1/10左右。制動(dòng)器冷卻氣流理想的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)氣流通道為密封的直管道；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；通道面積變化緩和，無(wú)渦流產(chǎn)生；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。減少氣動(dòng)阻力系數(shù)的措施光順車身表面的曲線形狀，消除或延遲空氣附面層剝離和渦流的產(chǎn)生。調(diào)整迎面和背面的傾斜角度，使車頭、前窗、后窗等造型的傾斜角度有效地減少阻力、升力的產(chǎn)生。減少凸起物，形成平滑表面，如門手柄改為凹式結(jié)構(gòu)，刮水器改為內(nèi)藏式，車身側(cè)面窗玻璃與與窗框齊平，玻璃表面和車身整體表面平滑。設(shè)計(jì)空氣動(dòng)力附件、整理和引導(dǎo)氣流流向，如設(shè)前阻流板、后擾流板或氣流導(dǎo)向槽等。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾減小CD值要遵循的要點(diǎn)1）車身前部面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。過(guò)渡不理想面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。越野車很難做到風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過(guò)渡。盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。整個(gè)車身應(yīng)向前傾1°～2°。2）整車水平投影應(yīng)為腰鼓形。后端稍稍收縮，前端呈半圓形。最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部應(yīng)安裝后擾流板。當(dāng)車速超過(guò)120km/h，尾翼會(huì)自動(dòng)升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。應(yīng)安裝后擾流板。若用折背式，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，最好有平滑的蓋板蓋住底部。4）車身底部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。5）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)冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣減小CD值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)如下：導(dǎo)流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導(dǎo)流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。4.空氣升力升力是由于汽車行駛中車身上部和車身底部空氣流速不等形成壓力差而造成的。升力不通過(guò)重心時(shí)，對(duì)汽車產(chǎn)生俯仰力矩。升力使車輪有抬升的趨勢(shì)，減小驅(qū)動(dòng)輪上的附著力，對(duì)轉(zhuǎn)向車輪的影響是升力使側(cè)向最大附著力和側(cè)偏剛度降低，而使轉(zhuǎn)向性能變壞。前輪裝置負(fù)升力翼，由于負(fù)升力的作用，使汽車接地性增加，改善了輪胎的轉(zhuǎn)向性能，因此容許汽車以較高速度轉(zhuǎn)彎，同樣驅(qū)動(dòng)輪接地性改善后，有利于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的利用和動(dòng)力性的改善。升力的影響因素車身形狀中線前高后低，

迎角為正，反之為負(fù)正迎角越大，升力越大如果汽車的風(fēng)壓中心處于

重心之前，則升力對(duì)對(duì)重

心造成俯仰力矩，使前輪

更加有離地趨勢(shì)驅(qū)動(dòng)形式一般前置前驅(qū)動(dòng)汽車其風(fēng)壓中心與車身重心接近，后置發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的重心往往偏后，因而風(fēng)壓中心可能在重心前，俯仰力矩大些汽車的各個(gè)橫斷面形心的連線稱為中線，可近似用連接前后端形心的用直線表示中線與水平面的夾角，稱為迎角盡量做到風(fēng)壓中心與重心接近盡量壓低車身前端，使之成楔形，同時(shí)尾部肥厚向上翹以產(chǎn)生負(fù)迎角車身前部設(shè)阻風(fēng)板，后部設(shè)擾流板使后面翹起來(lái)4.1空氣升力翼型的迎角越大，空氣升力越大。汽車如翼型，上凸下平，受空氣升力作用。不同外形的汽車，其“迎角”不同，空氣升力系數(shù)也不同。4.2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。當(dāng)距離h較大時(shí)，隨h減小，氣流加速，壓力減小；當(dāng)距離h較小時(shí)，附面層的影響隨h減小而突出。隨h減小，氣流減速，壓力增大。地效飛行器天鵝號(hào)地效飛行器信天翁4型地效飛行器蘇聯(lián)KM地效飛行器4.3汽車外形與空氣升力汽車前端高度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??；另一方面，空氣越多，堵塞越嚴(yán)重，壓力越大，空氣升力越大。底部的前后遮擋的影響底部氣流的側(cè)向流動(dòng)減小了底部壓力；加強(qiáng)了側(cè)面渦流，從而增強(qiáng)了下洗作用。后背傾角對(duì)空氣升力的影響前風(fēng)窗下部分離區(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5.側(cè)向氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性當(dāng)風(fēng)力正對(duì)汽車前面吹來(lái)時(shí)，側(cè)向力為零；當(dāng)風(fēng)以一傾角從汽車前面吹來(lái)或風(fēng)從汽車側(cè)面吹來(lái)，就會(huì)產(chǎn)生側(cè)向力。如果側(cè)向力的作用點(diǎn)與坐標(biāo)原點(diǎn)不重合，會(huì)產(chǎn)生繞z軸回轉(zhuǎn)的橫擺力矩。側(cè)向力可使汽車方向盤產(chǎn)生抖動(dòng)和直線穩(wěn)定性不良的現(xiàn)象。要想減小側(cè)向力，必需改進(jìn)汽車側(cè)面的形狀，并且使側(cè)向力的作用點(diǎn)移向車身后方。5.1側(cè)向氣流對(duì)空氣動(dòng)力特性系數(shù)的影響氣流側(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)汽車的空氣動(dòng)力特性系數(shù)是隨氣流側(cè)偏角的增加而增大。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。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)力穩(wěn)定性越好。形心形心減小側(cè)向力影響的措施：盡量使風(fēng)壓中心位于重心之后，如采用前置前驅(qū)動(dòng)形式或前低后高的造型。盡量壓低車身高度，處理好橫載面的流線型性，增加車寬。

側(cè)傾力矩直接影響到汽車的側(cè)傾角，并影響左右車輪負(fù)荷重新分配。側(cè)傾力矩主要由車身側(cè)面形狀決定，減少側(cè)傾力矩的措施主要是盡量降低車身；增大車寬；使風(fēng)壓中心在高度上接近側(cè)傾軸線?？諝庾枇εc汽車基本尺寸的關(guān)系車長(zhǎng)與阻力的關(guān)系：車越長(zhǎng)，阻力越小。車寬與阻力的關(guān)系：車越寬，阻力越小。車高與阻力的關(guān)系：車越高，阻力越大。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.1前阻風(fēng)板（airdam)阻風(fēng)板的作用：減少進(jìn)入底部的空氣量。阻風(fēng)板后形成局部高壓區(qū)。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。阻風(fēng)板示例6.2后擾流器（spoiler）

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；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；有的后擾流器對(duì)氣流的導(dǎo)向，可推遲分離，清潔后窗。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。不同的汽車，后擾流器的形狀、位置、尺寸均有最佳值。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置后擾流器形式6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.3導(dǎo)流罩（airdeflector/airshield

）

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。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置貨車的后導(dǎo)流罩6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.4底板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。降低車外噪聲。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.5裙邊（sidefairing)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，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；可能增大底部壓力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置貨車的裙邊6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.6垂直尾翼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。增大空氣側(cè)向力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.7車輪整流罩(Wheelcover)車輪整流罩的作用減小車輪轉(zhuǎn)動(dòng)引起的干擾阻力；減小翼子板開(kāi)口引起的干擾阻力。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.8車輪導(dǎo)流板車輪導(dǎo)流板的作用減小車輪引起的空氣阻力。前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.9負(fù)升力翼負(fù)升力翼的作用產(chǎn)生向下的空氣升力，提高附著力。

例：總質(zhì)量750kg，附著系數(shù)1.4，轉(zhuǎn)彎半徑200m，無(wú)負(fù)升力裝置，最大車速190km/h，向心加速度1.4g；負(fù)升力為車重的36%，最大車速222km/h，向心加速度1.94g；負(fù)升力為車重的106%，最大車速270km/h，向心加速度2.88g。6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.10輪輻蓋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,從而減小干擾阻力。制動(dòng)器散熱效果差。

6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置6.11輪轂罩輪轂罩的作用引導(dǎo)氣流，減小空氣阻力，產(chǎn)生負(fù)升力，冷卻制動(dòng)器。

6.汽車空氣動(dòng)力學(xué)裝置汽車的楔形造型趨勢(shì)楔形前低后高，后端垂直截?cái)?。楔形造型的空氣?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?。话l(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗交接處轉(zhuǎn)折平緩，產(chǎn)生的空氣阻力小；后端上緣的尖棱，使誘導(dǎo)阻力較?。磺暗秃蟾?，“翼形”迎角小，使空氣升力?。粋?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)6.1汽車風(fēng)洞風(fēng)洞是產(chǎn)生人工氣流的裝置。風(fēng)洞類型按尺寸大小分為：

整車風(fēng)洞、模型風(fēng)洞；按氣流是否循環(huán)分為：

直流式風(fēng)洞(開(kāi)式風(fēng)洞)、回流式風(fēng)洞(閉式風(fēng)洞)。按氣流速度分為：

低速風(fēng)洞、高速風(fēng)洞(亞音速、跨音速、超音速、高超音速)。6.汽車風(fēng)洞試驗(yàn)汽車空氣動(dòng)力學(xué)風(fēng)洞結(jié)構(gòu)穩(wěn)定段

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)。收縮段是一截面積逐漸縮小的通道。其作用是