汽車造型與空氣動力學(xué)

1、汽車造型與空氣動力學(xué)文章提交者：騰逸風(fēng) 加貼在 百姓看汽車 鐵血論壇 l 轎車前部 l 轎車客艙 l 轎車尾部 l 轎車底部 l 附加裝置 l 車輪 一、轎車前部 車頭造型對氣動阻力影響因素很多，主要有：車頭邊角、車頭形狀、車頭高度、發(fā) 動機(jī)罩與前風(fēng)窗造型、前凸起唇及前保險杠的形狀與位置、進(jìn)氣口大小、格柵形狀等。 1. 車頭邊角的影響：車頭邊角主要是車頭上緣邊角和橫向兩側(cè)邊角。 l 對于非流線型車頭，存在一定程度的尖銳邊角會產(chǎn)生有利于減少氣動阻力的車頭負(fù)壓區(qū)。 l 車頭橫向邊角倒圓角，也有利于產(chǎn)生減小氣動阻力的車頭負(fù)壓區(qū)。 2. 車頭形狀的影響 l 整體弧面車頭比車頭邊角倒圓氣動阻力小。 3.

2、 車頭高度的影響 l 頭緣位置較低的下凸型車頭氣動阻力系數(shù)最小。但不是越低越好，因為低到一定程度后，車頭阻力系數(shù)不再變化。 l 車頭頭緣的最大離地間隙越小，則引起的氣動升力越小，甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。 4. 車頭下緣凸起唇的影響 l 增加下緣凸起唇后，氣動阻力變小。減小的程度與唇的位置有關(guān)。 5. 發(fā)動機(jī)罩與前風(fēng)窗的影響 l 發(fā)動機(jī)罩的三維曲率與斜度。 （1）曲率：發(fā)動機(jī)罩的縱向曲率越?。壳按蠖鄶?shù)采用的縱向曲率為0.02m-1），氣動阻力越??；發(fā)動機(jī)罩的橫向曲率均有利于減小氣動阻力。 （2）斜度：發(fā)動機(jī)罩有適當(dāng)?shù)男倍龋ㄅc水平面的夾角）對降低氣動阻力有利，但如果斜度進(jìn)一步加大對將阻效果不明顯。

3、（3）發(fā)動機(jī)罩的長度與軸距之比對氣動升力系數(shù)影響不大。 l 風(fēng)窗的三維曲率與斜度。 （1）曲率：風(fēng)窗玻璃縱向曲率越大越好，但不宜過大，否則導(dǎo)致工藝難實現(xiàn)、視覺視真、刮雨器的刮掃效果。前風(fēng)窗玻璃的橫向曲率均有利于減小氣動阻力。 （2）斜度：前風(fēng)窗玻璃的斜度（與垂直面的夾角）=300時，降阻效果不明顯，但過大的斜度，使視覺效果和舒適性降低。前風(fēng)窗斜度=480時，發(fā)動機(jī)罩與前風(fēng)窗凹處會出現(xiàn)一個明顯的壓力降，因而造型時應(yīng)避免這個角度。 (3 前風(fēng)擋玻璃的傾斜角度（與垂直面的夾角）越大，氣動升力系數(shù)略有增加。 l 發(fā)動機(jī)罩與前風(fēng)窗的夾角與結(jié)合部位的細(xì)部結(jié)構(gòu)。 6. 汽車前端形狀 l 前凸且高不僅會產(chǎn)生較

4、大的阻力而且還將會在車頭上部形成較大的局部負(fù)升力區(qū)。 l 具有較大傾斜角度的車頭可以達(dá)到減小氣動升力乃至產(chǎn)生負(fù)升力的效果。 二、轎車客艙 1. A柱 l 前立柱上的凹槽、小臺面和細(xì)棱角，處理不當(dāng)，將導(dǎo)致較大的氣動阻力和較嚴(yán)重的氣動噪聲和測窗污染。應(yīng)設(shè)計成圓滑過渡的外形。 2. 側(cè)壁 l 轎車側(cè)壁略有外鼓，將增加氣動阻力，但有利于降低氣動阻力系數(shù)。但外鼓系數(shù)（外鼓尺寸與跨度之比）應(yīng)避免在0.020.04之間。 3. 頂蓋 l 綜合氣動阻力系數(shù)、氣動阻力、工藝、剛度、強(qiáng)度等方面的因素，頂蓋的上擾系數(shù)（上鼓尺寸與跨度之比）應(yīng)在0.06以下。 4. 客艙長度 三、轎車尾部 車身尾部造型對氣動阻力的影響

5、主要因素有：后風(fēng)窗的斜度與三維曲率、尾部造型式樣、車尾高度、尾部橫向收縮。 1. 后風(fēng)窗斜度 l 后風(fēng)窗斜度（后風(fēng)窗弦線與水平線的夾角）對氣動阻力影響較大，對斜背式轎車，斜度等于300時，阻力系數(shù)最大；斜度小于300時，阻力系數(shù)較小。 l 后擋風(fēng)玻璃的傾斜角控制在25度之內(nèi)。 l 尾窗與車頂?shù)膴A角介于28至32度時，車尾將介于穩(wěn)定和不穩(wěn)定的邊緣。 2.尾部造型式樣 l 典型的尾部造型有斜背式、階背式、方（平）背式。由于具體后部造型與氣流狀態(tài)的復(fù)雜性，一般很難確切的斷言或部造型式樣的優(yōu)劣。但從理論上說，小斜背（角度小于300）具有較小的氣動阻力系數(shù)。 3.車尾高度 l 流線型車尾的轎車存在最佳車

6、尾高度，此狀態(tài)下，氣動阻力系數(shù)最小。此高度需要根據(jù)具體車型以及結(jié)構(gòu)要求而定。 4. 后車體的橫向收縮 l 一定程度的后車體的橫向收縮對降低氣動阻力系數(shù)有益，但過多的收縮會引起氣動阻力系數(shù)的增加。收縮程度受具體車型而定。 5.車尾形狀 l 車尾最大離地間隙越大，車尾底部的流線越不明顯，則氣動升力越小，甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。 四、轎車底部 1. 車身底部離地高度 l 一般雖車身底部離地高度的增加氣動阻力系數(shù)上升，但高度過小，將增加氣動升力，影響操作穩(wěn)定性及制動性。另外離地高度的確定還要考慮汽車的通過性與汽車中心高度。 2. 車身底部縱傾角 l 車身底部縱傾角對氣動阻力影響較大，縱傾角越大，氣動阻力系

7、數(shù)越大，故底板應(yīng)盡量具有負(fù)的縱傾角。 l 將汽車底板做成前底后高的形狀對減小氣動升力有用。 3. 車身底板的曲率 l 縱向曲率：適度的縱向曲率可以減小壓差阻力。 l 橫向曲率：適度的橫向曲率可以減小氣動升力。 最佳曲率視具體車型而定。 4. 擾流器對氣動阻力的影響 l 前擾流器（車底前部）：適當(dāng)?shù)那皵_流器高度和位置對減小氣動阻力非常重要。 l 后擾流器（車尾上部）:后擾流器的形狀尺寸和安裝位置對減小氣動阻力和氣動升力也是非常重要。但后擾流器對于氣流到達(dá)擾流器之前就已分離的后背無效。 五、減小氣動升力的附加裝置 1.擾流器 l 前擾流器：前擾流器的位置和大小對氣動升力至關(guān)重要。目前多采用將前保險

8、杠位置下移并加裝車頭下緣凸起唇以起到前擾流器的作用。 l 后擾流器：通過對流場的干涉，調(diào)整汽車表面壓強(qiáng)分布，以達(dá)到減小氣動升力的目的。 l 車體尾部增加后擾流器 l 天線外形設(shè)計成擾流器，裝在后風(fēng)窗頂部。 2.負(fù)升力翼主要用于賽車 l 前負(fù)升力翼：用于產(chǎn)生汽車前部的負(fù)升力，從而改善汽車轉(zhuǎn)向輪的附著性能，還可以部分平衡由負(fù)升力翼引起的車頭上仰力矩的影響。 影響因素有： （1）離地高度-越小越好 （2）攻角-攻角必須為負(fù)，且絕對值越大越好 （3）形狀 l 后負(fù)升力翼：產(chǎn)生汽車后部負(fù)升力，改善汽車驅(qū)動輪的附著性能，提高汽車的加速性和制動性。后翼板的長、寬、高應(yīng)控制在1000mm、500mm、800mm內(nèi)。 影響因素有： （1）離地高度- （2）斷面形狀與角度- （3）支架- （4）端板-（目前跑車的后負(fù)升力翼設(shè)計的發(fā)展趨勢是將來后負(fù)升力翼與跑車側(cè)后圍高度融合在一起。 六、車輪對氣動力的影響（被輪腔覆蓋車輪的影響） 1.車輪-輪腔的特性參數(shù)（被輪腔所覆蓋的車輪高度h與車輪直徑D的比值）h/D對氣動力的影響： l h/D0.75時，h/D越大，則氣動阻力系數(shù)和氣動升力系數(shù)越小。 l