空氣阻力與汽車外形

空氣阻力與汽車外形第一頁，共八十二頁，2022年，8月28日（1）壓力阻力（占91％）作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。形狀阻力58%干撓阻力14%內(nèi)循環(huán)阻力12%誘導(dǎo)阻力7%摩擦阻力9%第二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三頁，共八十二頁，2022年，8月28日取決于車身主體形狀。1）形狀阻力第四頁，共八十二頁，2022年，8月28日形狀阻力分析產(chǎn)生了壓差阻力第五頁，共八十二頁，2022年，8月28日由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力。第六頁，共八十二頁，2022年，8月28日后視鏡車身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力第七頁，共八十二頁，2022年，8月28日后視鏡后視鏡設(shè)計也要注重流線形第八頁，共八十二頁，2022年，8月28日后視鏡第九頁，共八十二頁，2022年，8月28日后視鏡第十頁，共八十二頁，2022年，8月28日門把手第十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日滿足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時構(gòu)成的阻力。3）內(nèi)循環(huán)阻力第十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日4）誘導(dǎo)阻力空氣升力在水平方向的投影。第十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日誘導(dǎo)阻力分析第十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日第十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十頁，共八十二頁，2022年，8月28日第二十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日思考夏季在高速公路上開空調(diào)省油還是開窗通風(fēng)省油？打開天窗換氣和打開側(cè)窗換氣有何不同？打開天窗換氣時，天窗上方的壓力低于車內(nèi)的壓力。（2）摩擦阻力（9％）由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。第二十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日CD—空氣阻力系數(shù)；A—迎風(fēng)面積；ur—相對速度；ρ—空氣密度。第二節(jié)汽車的驅(qū)動力與行駛阻力空氣阻力的計算第二十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日發(fā)動機蓋應(yīng)向前下傾（4）減小CD值的措施1）車身前部第二十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。第二十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日過渡不理想面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。第二十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，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、后窗等處造型的傾斜角度能有效地減少阻力、升力的產(chǎn)生。第二十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日越野車很難做到風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。第二十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日盡量減少燈、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。第二十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日在保險杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。第三十頁，共八十二頁，2022年，8月28日車輪蓋應(yīng)與輪胎相平。第三十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？第三十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日整個車身應(yīng)向前傾1°～2°。2）整車第三十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日水平投影應(yīng)為腰鼓形。第三十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日后端稍稍收縮，前端呈半圓形。第三十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日光順車身表面曲線形狀，消除或延遲空氣渦流的產(chǎn)生。第三十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部第三十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日第三十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日如圖所示，在車輛迎風(fēng)面積A相同的條件下，不同流速氣流經(jīng)過車身表面后獲得的后端分離橫截面面積Aa有很大的不同。第四十頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第四十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日增設(shè)空氣動力附件，整理和引導(dǎo)氣流流向，如增設(shè)前阻流板、后擾流板或氣流導(dǎo)向槽等。第四十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日最新設(shè)計的車身形狀常采取以下措施：(1)盡量壓低車身前端，使之成楔形，同時尾部肥厚向上翹以產(chǎn)生負(fù)迎角。(2)車身前部設(shè)阻風(fēng)板,后面設(shè)后擾流板,使后面翹起來。第四十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日應(yīng)安裝后擾流板。第四十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日當(dāng)車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低。應(yīng)安裝后擾流板。第四十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日應(yīng)安裝后擾流板。第四十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日應(yīng)安裝后擾流板。第四十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日應(yīng)安裝后擾流板。第五十頁，共八十二頁，2022年，8月28日若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長度要短些。第五十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。第五十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。第五十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日所有零件應(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）車身底部第五十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日底部比較凌亂第五十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日底部比較凌亂第五十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日仔細(xì)選擇進風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計內(nèi)部風(fēng)道。5）發(fā)動機冷卻通風(fēng)系統(tǒng)第五十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日第五十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng)第五十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣第六十頁，共八十二頁，2022年，8月28日什么是超級跑車？限量生產(chǎn)、價格高昂、動力強勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h時間在5s以內(nèi)）、技術(shù)超群、車身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。形象的描述：外觀鮮亮，讓人愛得要死；加速時令人皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價格奇高，讓人想得要死。思考：對于轎車和超級跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？第六十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日三種超級跑車蘭博基尼法拉利保時捷第六十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日答案由于尾翼的影響、發(fā)動機和制動器通風(fēng)冷卻的需要，超級跑車的空氣阻力系數(shù)一般會大于普通轎車。蘭博基尼跑車在冷卻通風(fēng)口關(guān)閉且擾流板擺平時，CD值為0.33；展開時，CD值為0.36。思考：對于轎車和超級跑車，哪種車型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？第六十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日減小CD值要遵循的要點總結(jié)如下：第六十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日未來轎車的外形第六十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日導(dǎo)流板6）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。第六十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日第六十七頁，共八十二頁，2022年，8月28日車型空氣阻力系數(shù)CD帕薩特0.28奧迪A40.28現(xiàn)代0.29奔馳C級0.26奔馳S級0.27保時捷0.31陸虎覽勝0.38一些常見車型的空氣阻力系數(shù)第六十八頁，共八十二頁，2022年，8月28日以下圖形（表）列出了各時期典型轎車外形和其相應(yīng)的平均氣動阻力系數(shù)的變化。第六十九頁，共八十二頁，2022年，8月28日第七十頁，共八十二頁，2022年，8月28日傾斜氣流對空氣阻力的影響第七十一頁，共八十二頁，2022年，8月28日第七十二頁，共八十二頁，2022年，8月28日第七十三頁，共八十二頁，2022年，8月28日汽車空氣動力學(xué)試驗汽車空氣動力學(xué)中許多有用的參數(shù)是由試驗獲得，因為汽車周圍的氣流場非常復(fù)雜，受到地面的影響，還有許多其它力同時從外部作用于汽車上，所以不得不借助于試驗及試驗數(shù)據(jù)的分析和推理來得到一些經(jīng)驗公式以指導(dǎo)實踐。

汽車空氣動力學(xué)試驗分室內(nèi)和室外兩種。第七十四頁，共八十二頁，2022年，8月28日室內(nèi)試驗一般是把汽車或汽車模型置于能模擬汽車行駛中流場的管狀試驗場中，用巨型風(fēng)扇造成所需的汽車氣流的相對速度，測定各種氣動力和氣動力矩的一種試驗裝置，這種裝置稱為風(fēng)洞。第七十五頁，共八十二頁，2022年，8月28日有無大型風(fēng)洞也是衡量一個汽車企業(yè)的實力和開發(fā)能力的標(biāo)志，現(xiàn)在世界上有大小汽車風(fēng)洞31個，甚至有的廠家擁有兩個風(fēng)洞，如德國大眾汽車公司，瑞典volvo公司和意大利Fiat公司。第七十六頁，共八十二頁，2022年，8月28日流場可視化技術(shù)：如