空气阻力与汽车外形

空气阻力与汽车外形第一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一（1）压力阻力（占91％）作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力。形状阻力58%干挠阻力14%内循环阻力12%诱导阻力7%摩擦阻力9%第二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一取决于车身主体形状。1）形状阻力第四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一形状阻力分析产生了压差阻力第五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一由于流经车顶的气流速度大于流经车底的气流速度，使得车底的空气压力大于车顶，从而空气作用在车身上的垂直方向的压力形成压差，这就是空气升力。第六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后视镜车身表面的凸起物引起的阻力。2）干扰阻力第七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后视镜后视镜设计也要注重流线形第八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后视镜第九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后视镜第十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一门把手第十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。3）内循环阻力第十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一4）诱导阻力空气升力在水平方向的投影。第十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一诱导阻力分析第十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第二十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第二十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一思考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力。（2）摩擦阻力（9％）由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。第二十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一CD—空气阻力系数；A—迎风面积；ur—相对速度；ρ—空气密度。第二节汽车的驱动力与行驶阻力空气阻力的计算第二十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一发动机盖应向前下倾（4）减小CD值的措施1）车身前部第二十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一面与面交接处的棱角应为圆柱状。第二十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一过渡不理想面与面交接处的棱角应为圆柱状。第二十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。调整迎面和背面的倾斜角度，使车头、前窗、后窗等处造型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生。第二十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一越野车很难做到风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。第二十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。减少凸起物，形成平滑表面，如门把手改为凹式结构，刮水器改为内藏式，车身侧面的窗玻璃与窗框齐平，玻璃表面和车身整体表面平滑。第二十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一在保险杠下面，应安装合适的扰流板。第三十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一车轮盖应与轮胎相平。第三十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一思考：F1方程式赛车为什么不用车轮盖？第三十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一整个车身应向前倾1°～2°。2）整车第三十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一水平投影应为腰鼓形。第三十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后端稍稍收缩，前端呈半圆形。第三十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一光顺车身表面曲线形状，消除或延迟空气涡流的产生。第三十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第三十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一最好采用舱背式或直背式。3）汽车后部第三十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第三十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一如图所示，在车辆迎风面积A相同的条件下，不同流速气流经过车身表面后获得的后端分离横截面面积Aa有很大的不同。第四十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第四十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第四十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第四十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一增设空气动力附件，整理和引导气流流向，如增设前阻流板、后扰流板或气流导向槽等。第四十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一最新设计的车身形状常采取以下措施：(1)尽量压低车身前端，使之成楔形，同时尾部肥厚向上翘以产生负迎角。(2)车身前部设阻风板,后面设后扰流板,使后面翘起来。第四十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一应安装后扰流板。第四十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一当车速超过120km/h，尾翼会自动升高160mm，为车身增加30％的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低。应安装后扰流板。第四十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一应安装后扰流板。第四十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一应安装后扰流板。第四十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一应安装后扰流板。第五十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。第五十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后面应采用鸭尾式结构。第五十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一后面应采用鸭尾式结构。第五十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。4）车身底部第五十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一底部比较凌乱第五十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一底部比较凌乱第五十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道。5）发动机冷却通风系统第五十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第五十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一冷却前制动器冷却前制动器冷却发动机和制动器冷却后制动器和润滑系统第五十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一冷却发动机和前制动器冷却后制动器为发动机提供充足的空气第六十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一什么是超级跑车？限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h时间在5s以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等。形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？第六十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一三种超级跑车兰博基尼法拉利保时捷第六十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一答案由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车。兰博基尼跑车在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，CD值为0.33；展开时，CD值为0.36。思考：对于轿车和超级跑车，哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？第六十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一减小CD值要遵循的要点总结如下：第六十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一未来轿车的外形第六十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一导流板6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油。第六十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第六十七页，共八十二页，编辑于2023年，星期一车型空气阻力系数CD帕萨特0.28奥迪A40.28现代0.29奔驰C级0.26奔驰S级0.27保时捷0.31陆虎览胜0.38一些常见车型的空气阻力系数第六十八页，共八十二页，编辑于2023年，星期一以下图形（表）列出了各时期典型轿车外形和其相应的平均气动阻力系数的变化。第六十九页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第七十页，共八十二页，编辑于2023年，星期一倾斜气流对空气阻力的影响第七十一页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第七十二页，共八十二页，编辑于2023年，星期一第七十三页，共八十二页，编辑于2023年，星期一汽车空气动力学试验汽车空气动力学中许多有用的参数是由试验获得，因为汽车周围的气流场非常复杂，受到地面的影响，还有许多其它力同时从外部作用于汽车上，所以不得不借助于试验及试验数据的分析和推理来得到一些经验公式以指导实践。

汽车空气动力学试验分室内和室外两种。第七十四页，共八十二页，编辑于2023年，星期一室内试验一般是把汽车或汽车模型置于能模拟汽车行驶中流场的管状试验场中，用巨型风扇造成所需的汽车气流的相对速度，测定各种气动力和气动力矩的一种试验装置，这种装置称为风洞。第七十五页，共八十二页，编辑于2023年，星期一有无大型风洞也是衡量一个汽车企业的实力和开发能力的标志，现在世界上有大小汽车风洞31个，甚至有的厂家拥有两个风洞，如德国大众汽车公司，瑞典volvo公司和意大利Fiat公司。第七十六页，共八十二页，编辑于2023年，星期一流场可视化技术：如烟流