汽车空气动力学重庆大学汽车系学习教案

1、会计学1汽车汽车(qch)空气动力学重庆大学汽车空气动力学重庆大学汽车(qch)系系第一页，共70页。汽车(qch)空气动力学第1页/共70页第二页，共70页。对动力性的影响影响高速时的加速性能;影响最高车速。对燃油经济性的影响对于CdA=0.8m2的轿车， v=65km/h时，55%的能量克服空气阻力； v=90km/h时，70%的能量克服空气阻力；轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别(chbi)30%，燃油消耗相差达12%以上。对安全性的影响高速时的加速性能影响行车的安全；空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性；空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性。对汽车外观的影响 汽车的空气动力特性主要取决

2、于汽车外形；空气动力学影响着人们的审美观。前 言第2页/共70页第三页，共70页。前 言第3页/共70页第四页，共70页。= =n连续性方程是质量守恒定律在流体力学中n的表现形式。n汽车周围的空气(kngq)压力变化不大，可近似认n为空气(kngq)密度不变。汽车(qch)空气动力学第4页/共70页第五页，共70页。1.空气(kngq)动力学基础知识节第5页/共70页第六页，共70页。吹纸条:热水淋浴器:球浮气流：发动机化油器喉管同向行舟:1.空气(kngq)动力学基础知识节第6页/共70页第七页，共70页。第一章 空气(kngq)动力学基础知识 在无粘性气流中，所受合力为零。 在粘性气流中，

3、所受合力不为零。第7页/共70页第八页，共70页。1.空气(kngq)动力学基础知识节第8页/共70页第九页，共70页。1.空气(kngq)动力学基础知识节第9页/共70页第十页，共70页。ePYeY=01.空气(kngq)动力学基础知识节第10页/共70页第十一页，共70页。压差阻力(pressure drag ) 在物体背流面，流束的扩展(kuzhn)受到尾流区的限制，使流束截面较比迎流面小，其压力较迎流面低。而尾流区的压力与相邻流体压力接近。这就使物体在主气流方向上受到一个称为“压差阻力”的作用。影响气流分离的因素压力梯度 只有在逆压梯度条件下才会产生分离。 逆压梯度越大，越易分离。流态

4、 紊流可使主气流中的能量更多地传递到附面层，比层流更不易分离。1.空气(kngq)动力学基础知识节第11页/共70页第十二页，共70页。1.空气(kngq)动力学基础知识节第12页/共70页第十三页，共70页。CP =PPV 2/2CP = 1 ( )2V V 。处，是驻点。表示方法矢量(shling)法坐标法1.空气动力学基础知识节第13页/共70页第十四页，共70页。汽车(qch)空气动力学AVCLL22AVCSY22AVCDd22第14页/共70页第十五页，共70页。2. 汽车空气(kngq)动力与空气(kngq)动力矩AlVCMMYY22AlVCMMXX22AlVCMMZZ22AVZC

5、XCDZLXMCdCLCCY2)(2MYCdCLlCZCXC第15页/共70页第十六页，共70页。汽车(qch)空气动力学Cd总值：0.45A形状(xngzhun)阻力(Cd=0.262)；B干扰阻力(Cd=0.064)；C形状(xngzhun)阻力(Cd=0.053)；D形状(xngzhun)阻力(Cd=0.031)；E形状(xngzhun)阻力(Cd=0.040)。第16页/共70页第十七页，共70页。3.空气阻力3.2 形状(xngzhun)阻力第17页/共70页第十八页，共70页。几种典型(dinxng)的车身后背型式直背式(Fast back)：后背倾角20；舱背式(Hatch ba

6、ck)：后背倾角2050；方背式(Square back)：后背倾角50；折背式(Notch back)。3.空气阻力第18页/共70页第十九页，共70页。后背倾角与空气阻力分离点在后端时，后背倾角增大，尾流区减小；分离点在后背上时，后背倾角增大，尾流区增大。有一空气阻力最小的最佳(zu ji)后背倾角。后背长度越大，空气阻力越小。3.空气阻力第19页/共70页第二十页，共70页。车身(ch shn)后背形状与空气阻力截尾式两厢式与三厢式行李箱高度3.空气阻力第20页/共70页第二十一页，共70页。3.空气阻力第21页/共70页第二十二页，共70页。力先减小，再增大，分离点前移至后背顶端时，不

7、再增大。3.空气阻力第22页/共70页第二十三页，共70页。3.空气阻力第23页/共70页第二十四页，共70页。3.空气阻力第24页/共70页第二十五页，共70页。3.空气阻力第25页/共70页第二十六页，共70页。门、盖罩等的四周缝隙是主要的车身表面凹槽。凹槽的方向(fngxing)有垂直于和平等于气流方向(fngxing)两种典型状况。3.空气阻力第26页/共70页第二十七页，共70页。车轮旋转旋转车轮在气流中路面上的旋转车轮在气流中马格纳斯效应(Magnus effect)：在流体中运动的旋转圆柱受到力作用而影响它的行进路线的一种现象。路面(lmin)上滚动的车轮受到一升力作用。车轮旋转

8、使车轮上的分离线前移，因此有一较大的空气阻力。3.空气阻力第27页/共70页第二十八页，共70页。3.空气阻力第28页/共70页第二十九页，共70页。u内部气流u发动机冷却(lngqu)气流：流量大。是减小内部阻力的主要研究对象。u通风气流：流量约为冷却(lngqu)气流的1/10左右。u制动器冷却(lngqu)气流u理想的发动机空气冷却系统气流通道为密封的直管道；散热器面积大，进入的气流速度低；全部气流都流经散热器；通道面积变化缓和，无涡流产生；流经散热器的气流为紊流；可根据散热要求调节气流流量。3.空气阻力第29页/共70页第三十页，共70页。汽车(qch)空气动力学第30页/共70页第三

9、十一页，共70页。4. 空气(kngq)升力第31页/共70页第三十二页，共70页。天鹅号地效飞行器信天翁4型地效飞行器苏联KM地效飞行器4. 空气(kngq)升力第32页/共70页第三十三页，共70页。4. 空气(kngq)升力第33页/共70页第三十四页，共70页。u底部气流的侧向流动u减小了底部压力；u加强了侧面(cmin)涡流，从而增强了下洗作用。4. 空气(kngq)升力第34页/共70页第三十五页，共70页。n行李厢上的分离区对空气升力的影响4. 空气(kngq)升力第35页/共70页第三十六页，共70页。nn角的增加而增大。汽车(qch)空气动力学侧偏角第36页/共70页第三十七

10、页，共70页。5.侧向(c xin)气流和空气动力稳定性气压中心越靠后，汽车空气动力稳定性越好。气压中心在质心之前：气压中心在质心之后：第37页/共70页第三十八页，共70页。形心形心5.侧向(c xin)气流和空气动力稳定性第38页/共70页第三十九页，共70页。汽车(qch)空气动力学第39页/共70页第四十页，共70页。u阻风板示例(shl)6.汽车空气(kngq)动力学装置第40页/共70页第四十一页，共70页。n导向，可推迟分离，清洁(qngji)后窗。n后扰流器的优化n在流速较高的气流中，后扰流器作用较明显。n不同的汽车，后扰流器的形状、位置、尺寸均有最佳值。6.汽车(qch)空气

11、动力学装置第41页/共70页第四十二页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第42页/共70页第四十三页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第43页/共70页第四十四页，共70页。6.汽车空气(kngq)动力学装置第44页/共70页第四十五页，共70页。6.汽车空气(kngq)动力学装置第45页/共70页第四十六页，共70页。6.汽车空气(kngq)动力学装置第46页/共70页第四十七页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第47页/共70页第四十八页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第48页/共70页第四十九页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第49页

12、/共70页第五十页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第50页/共70页第五十一页，共70页。6.汽车空气(kngq)动力学装置第51页/共70页第五十二页，共70页。前轮前导板后轮前导板后轮后导板前轮前导板后轮前导板后轮后导板6.汽车(qch)空气动力学装置第52页/共70页第五十三页，共70页。222km/h ，向心加速度1.94g；n负升力为车重的106%，最大车速270km/h ，向心加速度2.88g。6.汽车空气(kngq)动力学装置第53页/共70页第五十四页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第54页/共70页第五十五页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置

13、第55页/共70页第五十六页，共70页。6.汽车(qch)空气动力学装置第56页/共70页第五十七页，共70页。n空气升力小；n侧视轮廓图前小后大，气压中心偏后，空气动力稳定性好。汽车(qch)空气动力学第57页/共70页第五十八页，共70页。跨音速、超音速、高超音速)。汽车(qch)空气动力学第58页/共70页第五十九页，共70页。试装置安放区。有开式试验段和闭式试验段两种类型。n扩散(kusn)段n是一截面积逐渐扩大的通道。其作用是使气流减速，以减小流动的能耗。n风扇及整流装置n风扇使空气流动。整流装置将旋转气流导直。n对于回流式风洞，还有冷却装置、换气装置、拐角导直片等。6.汽车(qch)风洞试验第59页/共70页第六十页，共70页。6.汽车(qch)风洞试验第60页/共70页第六十一页，共70页。6.汽车(qch)风洞试验第61页/共70页第六十二页，共70页。 油膜法 升华法6.汽车(qch)风洞试验第62页/共70页第六十三页，共70页。飘带法层流附面层，飘带顺气流(qli)方向几乎不动；附面层转捩为紊流时，飘带明显抖动；在气流(qli)分离区，飘带剧烈抖动并明显回卷。6.汽车(qch)风洞试验第63页/共70页第六十四页，共70页。6.汽车(qch)风洞试验第64页/共70页