空气动力学二课件

1§4—2在造型上改善空气动力性能的措施

一、总的原则

1．降低高静压区的气压，升高低静压区的气压以减小形状阻力。2．延缓分离现象的出现，减小尾流区。3．负迎角的造型，减少底部进气量，疏导底部气流以减少升力。4．使风压中心C·P位于质心C·G之后，以提高侧风稳定性。2从50年代到70年代初，轿车的CD维持在0.4至0.6之间。70年代能源危机后，各国都致力于降低CD

，现在的轿车CD一般在0.28至0.4之间。为了减少CD

，现代轿车的外形一般用园滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线。前围与侧围、前围、侧围与发动机罩，后围与侧围等地方均采用园滑过渡，发动机罩向前下倾，车尾后箱盖短而高翘，后冀子板向后收缩，挡风玻璃采用大曲面玻璃，且与车顶园滑过渡，前风窗与水平面的夹角一般在25度－33度之间，侧窗与车身相平，前后灯具、门手把嵌入车体内，车身表面尽量光洁平滑，车底用平整的盖板盖住，降低整车高度等等。3轿车外部空间流谱5车头造型对前部气动升力的影响车尾造型对后部气动升力的影响6轿车前部各细节表面流谱71、保险杠的形状和位置1）形状

a．断面形状以凸形较好，矩形较差。据富士重工对Sabaru轿车的试验数据表明凸形断面比矩形断面CD下降⒈4%，CL下降⒈6%。

b．俯视外形应消除两边的棱角，修饰端头形状以求与车身形状相匹配，并尽量消除其与车身的间隙。

2）位置应尽量前伸。保险杠前端靠近车身时迎面气流急剧转折，易产生涡流区，而向前凸伸，能使气流平顺地流向发动机罩。

据Sabaru轿车的对比试验数据表明，保险杠向前凸伸可使CD下降⒈5%，CL下降⒉8%。92、车头部外形的优化1）散热器面罩及前照灯处。应低矮、后倾、圆化。（包括侧视图和俯视图两个方向的圆化，在侧视图上该处与发动机罩的转折交接处要圆滑过渡，在俯视图上看两边向后以较大的曲率收敛）同时，发动机罩前端低矮。这两处有机地结合起来能有效的减小高压区的压力，抑制涡流的产生，使气流平滑地从上部和两侧流过，对于降低CD和CL都有好处。101961年BMW15001968年BMW2500111975年BMW3系列1314奥迪A6车头部俯视15PorscheCarreraGT17凌志LS430182）车头下部设置阻流板其主要作用是减少进入底部的气流量，还能使底部气流顺利地流向尾部或侧面，升高其流速，这样可使升力系数CL下降。虽然阻流板本身会增加一些阻力，但若设置得当，能使总的CD下降，其下降值大大超过其本身所增加的值。关键是阻流板的长度、位置、倾角是因车身的造型而异，须经风洞试验来优选。19LamborghiniCala21BMWM522WINGSWEST-CIVIC‘s（FORD）23MercedesSL5002526293）冷却空气入口的优化冷却空气入口的位置、形状、面积要选择恰当，还应将车身前端各处缝隙封闭起来，使迎面气流集中地从散热器罩的开口处流如发动机舱。并且在散热器罩与水箱之间设置专门的通道，控制进气的流向，确保散热器取得恰好所须的空气量。这样既能提高冷却效率又能减少前部的涡流。

301、加大前、后风窗倾角Φ1Φ2在保证驾驶操作、视野、乘坐安全的前提下，加大前风窗倾角有利于减小空气阻力。一般Φ1取55°~65°。后风窗倾角Φ2对于舱背式车身来说，一般为45°~65°，但在60°附近CD有个峰值，故应避免取60°左右。2、增大风窗玻璃法向曲率能使再附着点R下移3、前、后柱的圆滑化4、玻璃表面与周围平滑化风窗玻璃表面与顶盖、左右前柱之间的阶差要尽可能地小，以利于气流平顺地流过。6、最大横截面尽量往后7、侧面平齐光滑5、俯视车身中部在轴距间鼓腰车身中部最宽，逐渐向前部收敛并在转角处圆滑过渡，后翼子板也向尾部收敛并圆滑转角，俯视总体呈现腰鼓形。拱起的量用凸起部的弦高ah与轴距L之比来表示。（二）中部31发动机罩与前风窗斜度对CD的影响32HondaAccord33发动机罩与前风窗凹处的涡系34Sciber-Rylski的油膜法试验，表明加大φ角能使发动机罩上的分离点S后移，即气流延迟分离；又能使风窗玻璃上的再附着点R下移，即分离后又提前再附着。从而缩小了涡流区。35车身侧面下部表面由翼子板和车门外板组成，一般除了轮孔以外基本上是平齐光顺的。侧面上部由支柱和车门窗组成。各表面间存在着阶差，如果A柱上还有突伸的流水槽，则由此产生的涡流区域很大。应尽量减小此阶差。36侧壁外鼓尺寸对CD的影响顶盖上鼓尺寸对CD的影响37（三）后部采用防止附面层气流过早分离的缓慢收缩尾部38后风窗斜度对CD的影响方背式快背式39注释：关于快背式临界后窗倾角，早期试验表明φ在30º附近CD出现峰值，如VW、GM都得到了同样的结论。但近年来的一些研究表明，以上说法并非普遍现象，CD只有在0º或90º时是增大的。措施：对快背式造型，采用带尾锥度的几何造型可避免临界角的出现。40最佳车尾高度41实例:VW-Passat车后风窗斜度后后行李箱盖的高度对CD的影响42后体横向收缩对CD的影响（四）侧围侧围后部做成向内收缩型43车身底部高度对CD的影响车身底部纵倾角对CD的影响（五）底部使底部尽量平整光滑1对要求高的采用整流板将底部凸出物掩盖起来2在满足使用性前提下，尽量减小地隙44车身底板纵曲率对CD的影响45a)后扰流器起作用b)后扰流器不起作用46后扰流器的形状和位置对CD的影响47后扰流器