【汽车空气动力学-胡兴军】第5章商用车的气动特性研究

第５章商用车的气动特性研究５.１引言５.２大客车的气动特性５.３国产轻型客车的气动特性分析５.４货车的气动特性５.５货车空气动力附加装置

一般来说，大客车的基本形状是长方体，其变化空间比较小。通常为保证气流的平稳流过，会对其进行边角圆化，并且加装空气动力学附加装置来降低气动阻力。在对其造型过程中，一般遵循了由大平正方面到单曲面小弧角面再到大弧双曲面的过程。另外，经研究表明，一般对气动阻力系数来说，客车有一个最佳长宽比。

图5-5示出了4种客车后车体形状对气动阻力的影响。由图可见，由于客车气动阻力主要是由车头形状决定的，并严重影响着后车体上的气流流动情况，将车头的上边角和侧边角倒圆，可以大大改善后车体修形的效果。将后车体上边角倒圆后，气动阻力系数下降了4%～8%；将后车体上缘和侧缘倾斜5º的倾角后，阻力系数下降了6%～20%；再将5º倾斜面的下边角倒圆后，阻力系数下降了9%～22%；最后将后车体延长，并使后车体上部具有较大的倾斜面，可使气动阻力系数下降14%～35%。但是最后这种方案会使客车后悬增长并影响内部的空间利用，所以它很难在公共汽车上采用。

在分析箱体高度对气动阻力的影响时，由于货车驾驶室的形状对箱体的气流、压力分布和气动阻力有很大的影响。因此，必须对不同的驾驶室形状分别加以讨论。在图5-9中列出了方形驾驶室和上边角倒圆驾驶室两种情况下，当箱体高度增大时，其气流的流动状态。由图5-9可见，对方形驾驶室，由于在驾驶室上边角处气流分离早，中等高度的箱体，能得到较为贴附的箱体气流，因此气动阻力系数较小。对上边角倒圆的驾驶室，由于通过驾驶室上方的气流基本上没有分离，因此低高度的箱体，可以获得较小的气动阻力，随着箱体高度的增大，作用在箱体上的迎面气流的分离程度增加，因而导致了气动阻力的增加。正是由于这种不同的气流流动状态，导致了不同的气动阻力随高度的变化曲线（图5-10）。

若将驾驶室和挂车的间距拉长，则车会形成两个部分，CD值增大，这是由于滑流现象所引起的。图5-11中列出了常见的三种箱式货车气动阻力系数随β角的变化曲线。这三种货车具有不同的驾驶室和箱体之间的间隙s值。A车为固定式箱式车，其s为最小。随着β角的增加，CD值上升比较缓慢。B车为接合式全尺寸箱式货车，具有中等的s值，当β=0º时，其CD值约比A车增加40%。C车为二分之一箱式货车，其s值为最大。当β=0º时，其CD值均比A型车增加80%，且其CD值随β角的增加而迅速增加。图5-12示出了一辆半挂车的气动力特性，其阻力由底盘、驾驶室和货箱构成，当间隙s增加时，各部分CD值均增加；有横摆角时，底盘和货箱的CD随β变化比较咀显。

(1)导流罩：导流罩是安装在货车驾驶室顶盖上的整流装置（图5-13），主要是为了改善撞在拖车前围上的气流特性，以减小阻力。

图5-14为箱式货车安装导流罩前后压力分布的变化情况，由图可见，当驾驶室顶加装导流罩时，如果导流罩设计得合理，就有可能使箱体前部的正压区变为负压区，从而起到减小货车空气阻力的作用。(2)导流片：导流片是安装在稍微离开前方两拐角处的装置（图5-16），目的是改善拐角处的流动状态，使之顺流，从而达到减阻的目的。

导流罩的具体形式要根据不同的车型具体确定，严格的匹配才能到达好的减阻效果，资料表明，若匹配得当，可使CD减小30%。值得一提的是，随着导流罩的广泛应用，有关厂家还推出了高顶驾驶室厢式货车（如图5-15），不仅满足了空气动力学要求，还提高了驾驶员的乘坐舒适性。2．侧风稳定装置由前面的讨论可知，箱式货车在有侧风时，其气动阻力会有明显的增加。因此在箱式货车上通常有防止侧风作用的装置，常见的侧风稳定装置有以下两种：(1)间隙密封罩：箱式货车驾驶室与箱体之间通常有间隙存在，当货车在侧风环境下运行时，会有气流横穿该间隙，使前面迎风面积增大，正压区增大，后部尾涡区增大，气动阻力增大。因此在间隙处加密封罩（图5-17），就可以防止这种横向穿流而起到减阻的作用。这种装置在驾驶室与箱体之间的间隙较大时，其作用更为明显。(2)侧裙板：当汽车在侧风环境下运行时，有部分气流横穿底部，冲刷底部粗糙物和粗糙表面，从而使气动特性恶化。为改善这种情况，减小阻力，在挂车货箱底板下方两侧加侧裙板（图5-18）。3．稳涡装置它是安装在货箱（货车或拖车）前围上部的附加装置(图5-19)，目的是使货车驾驶室与货箱之间涡流受阻滞甚至破碎，稳定相对气流在驾驶室与货箱之间产生的非定常涡，以达到减阻的目的。除了以上介绍的三种，还有一些装置可以降低CD，如水箱面罩（因内流对CD有影响），发动机底面护板的最佳设计，前柱流水槽形状的最佳设计等。更为广泛利用