汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)重慶大學(xué)汽車(chē)系學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1汽車(chē)汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)重慶大學(xué)汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)重慶大學(xué)汽車(chē)(qch)系系第一頁(yè)，共70頁(yè)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第1頁(yè)/共70頁(yè)第二頁(yè)，共70頁(yè)。對(duì)動(dòng)力性的影響影響高速時(shí)的加速性能;影響最高車(chē)速。對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響對(duì)于CdA=0.8m2的轎車(chē)， v=65km/h時(shí)，55%的能量克服空氣阻力； v=90km/h時(shí)，70%的能量克服空氣阻力；轎車(chē)空氣動(dòng)力性的差異可使空氣阻力相差別(chbi)30%，燃油消耗相差達(dá)12%以上。對(duì)安全性的影響高速時(shí)的加速性能影響行車(chē)的安全；空氣升力影響汽車(chē)操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性；空氣動(dòng)力穩(wěn)定性影響汽車(chē)的操縱穩(wěn)定性。對(duì)汽車(chē)外觀的影響 汽車(chē)的空氣動(dòng)力特性主要取決

2、于汽車(chē)外形；空氣動(dòng)力學(xué)影響著人們的審美觀。前 言第2頁(yè)/共70頁(yè)第三頁(yè)，共70頁(yè)。前 言第3頁(yè)/共70頁(yè)第四頁(yè)，共70頁(yè)。= =n連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中n的表現(xiàn)形式。n汽車(chē)周?chē)目諝?kngq)壓力變化不大，可近似認(rèn)n為空氣(kngq)密度不變。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第4頁(yè)/共70頁(yè)第五頁(yè)，共70頁(yè)。1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第5頁(yè)/共70頁(yè)第六頁(yè)，共70頁(yè)。吹紙條:熱水淋浴器:球浮氣流：發(fā)動(dòng)機(jī)化油器喉管同向行舟:1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第6頁(yè)/共70頁(yè)第七頁(yè)，共70頁(yè)。第一章 空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí) 在無(wú)粘性氣流中，所受合力為零。 在粘性氣流中，

3、所受合力不為零。第7頁(yè)/共70頁(yè)第八頁(yè)，共70頁(yè)。1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第8頁(yè)/共70頁(yè)第九頁(yè)，共70頁(yè)。1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第9頁(yè)/共70頁(yè)第十頁(yè)，共70頁(yè)。ePYeY=01.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第10頁(yè)/共70頁(yè)第十一頁(yè)，共70頁(yè)。壓差阻力(pressure drag ) 在物體背流面，流束的擴(kuò)展(kuzhn)受到尾流區(qū)的限制，使流束截面較比迎流面小，其壓力較迎流面低。而尾流區(qū)的壓力與相鄰流體壓力接近。這就使物體在主氣流方向上受到一個(gè)稱(chēng)為“壓差阻力”的作用。影響氣流分離的因素壓力梯度 只有在逆壓梯度條件下才會(huì)產(chǎn)生分離。 逆壓梯度越大，越易分離。流態(tài)

4、 紊流可使主氣流中的能量更多地傳遞到附面層，比層流更不易分離。1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第11頁(yè)/共70頁(yè)第十二頁(yè)，共70頁(yè)。1.空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第12頁(yè)/共70頁(yè)第十三頁(yè)，共70頁(yè)。CP =PPV 2/2CP = 1 ( )2V V 。處，是駐點(diǎn)。表示方法矢量(shling)法坐標(biāo)法1.空氣動(dòng)力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)節(jié)第13頁(yè)/共70頁(yè)第十四頁(yè)，共70頁(yè)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)AVCLL22AVCSY22AVCDd22第14頁(yè)/共70頁(yè)第十五頁(yè)，共70頁(yè)。2. 汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力與空氣(kngq)動(dòng)力矩AlVCMMYY22AlVCMMXX22AlVCMMZZ22AVZC

5、XCDZLXMCdCLCCY2)(2MYCdCLlCZCXC第15頁(yè)/共70頁(yè)第十六頁(yè)，共70頁(yè)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)Cd總值：0.45A形狀(xngzhun)阻力(Cd=0.262)；B干擾阻力(Cd=0.064)；C形狀(xngzhun)阻力(Cd=0.053)；D形狀(xngzhun)阻力(Cd=0.031)；E形狀(xngzhun)阻力(Cd=0.040)。第16頁(yè)/共70頁(yè)第十七頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力3.2 形狀(xngzhun)阻力第17頁(yè)/共70頁(yè)第十八頁(yè)，共70頁(yè)。幾種典型(dinxng)的車(chē)身后背型式直背式(Fast back)：后背傾角20；艙背式(Hatch ba

6、ck)：后背傾角2050；方背式(Square back)：后背傾角50；折背式(Notch back)。3.空氣阻力第18頁(yè)/共70頁(yè)第十九頁(yè)，共70頁(yè)。后背傾角與空氣阻力分離點(diǎn)在后端時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)減小；分離點(diǎn)在后背上時(shí)，后背傾角增大，尾流區(qū)增大。有一空氣阻力最小的最佳(zu ji)后背傾角。后背長(zhǎng)度越大，空氣阻力越小。3.空氣阻力第19頁(yè)/共70頁(yè)第二十頁(yè)，共70頁(yè)。車(chē)身(ch shn)后背形狀與空氣阻力截尾式兩廂式與三廂式行李箱高度3.空氣阻力第20頁(yè)/共70頁(yè)第二十一頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力第21頁(yè)/共70頁(yè)第二十二頁(yè)，共70頁(yè)。力先減小，再增大，分離點(diǎn)前移至后背頂端時(shí)，不

7、再增大。3.空氣阻力第22頁(yè)/共70頁(yè)第二十三頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力第23頁(yè)/共70頁(yè)第二十四頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力第24頁(yè)/共70頁(yè)第二十五頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力第25頁(yè)/共70頁(yè)第二十六頁(yè)，共70頁(yè)。門(mén)、蓋罩等的四周縫隙是主要的車(chē)身表面凹槽。凹槽的方向(fngxing)有垂直于和平等于氣流方向(fngxing)兩種典型狀況。3.空氣阻力第26頁(yè)/共70頁(yè)第二十七頁(yè)，共70頁(yè)。車(chē)輪旋轉(zhuǎn)旋轉(zhuǎn)車(chē)輪在氣流中路面上的旋轉(zhuǎn)車(chē)輪在氣流中馬格納斯效應(yīng)(Magnus effect)：在流體中運(yùn)動(dòng)的旋轉(zhuǎn)圓柱受到力作用而影響它的行進(jìn)路線的一種現(xiàn)象。路面(lmin)上滾動(dòng)的車(chē)輪受到一升力作用。車(chē)輪旋轉(zhuǎn)

8、使車(chē)輪上的分離線前移，因此有一較大的空氣阻力。3.空氣阻力第27頁(yè)/共70頁(yè)第二十八頁(yè)，共70頁(yè)。3.空氣阻力第28頁(yè)/共70頁(yè)第二十九頁(yè)，共70頁(yè)。u內(nèi)部氣流u發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻(lngqu)氣流：流量大。是減小內(nèi)部阻力的主要研究對(duì)象。u通風(fēng)氣流：流量約為冷卻(lngqu)氣流的1/10左右。u制動(dòng)器冷卻(lngqu)氣流u理想的發(fā)動(dòng)機(jī)空氣冷卻系統(tǒng)氣流通道為密封的直管道；散熱器面積大，進(jìn)入的氣流速度低；全部氣流都流經(jīng)散熱器；通道面積變化緩和，無(wú)渦流產(chǎn)生；流經(jīng)散熱器的氣流為紊流；可根據(jù)散熱要求調(diào)節(jié)氣流流量。3.空氣阻力第29頁(yè)/共70頁(yè)第三十頁(yè)，共70頁(yè)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第30頁(yè)/共70頁(yè)第三

9、十一頁(yè)，共70頁(yè)。4. 空氣(kngq)升力第31頁(yè)/共70頁(yè)第三十二頁(yè)，共70頁(yè)。天鵝號(hào)地效飛行器信天翁4型地效飛行器蘇聯(lián)KM地效飛行器4. 空氣(kngq)升力第32頁(yè)/共70頁(yè)第三十三頁(yè)，共70頁(yè)。4. 空氣(kngq)升力第33頁(yè)/共70頁(yè)第三十四頁(yè)，共70頁(yè)。u底部氣流的側(cè)向流動(dòng)u減小了底部壓力；u加強(qiáng)了側(cè)面(cmin)渦流，從而增強(qiáng)了下洗作用。4. 空氣(kngq)升力第34頁(yè)/共70頁(yè)第三十五頁(yè)，共70頁(yè)。n行李廂上的分離區(qū)對(duì)空氣升力的影響4. 空氣(kngq)升力第35頁(yè)/共70頁(yè)第三十六頁(yè)，共70頁(yè)。nn角的增加而增大。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)側(cè)偏角第36頁(yè)/共70頁(yè)第三十七

10、頁(yè)，共70頁(yè)。5.側(cè)向(c xin)氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性氣壓中心越靠后，汽車(chē)空氣動(dòng)力穩(wěn)定性越好。氣壓中心在質(zhì)心之前：氣壓中心在質(zhì)心之后：第37頁(yè)/共70頁(yè)第三十八頁(yè)，共70頁(yè)。形心形心5.側(cè)向(c xin)氣流和空氣動(dòng)力穩(wěn)定性第38頁(yè)/共70頁(yè)第三十九頁(yè)，共70頁(yè)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第39頁(yè)/共70頁(yè)第四十頁(yè)，共70頁(yè)。u阻風(fēng)板示例(shl)6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第40頁(yè)/共70頁(yè)第四十一頁(yè)，共70頁(yè)。n導(dǎo)向，可推遲分離，清潔(qngji)后窗。n后擾流器的優(yōu)化n在流速較高的氣流中，后擾流器作用較明顯。n不同的汽車(chē)，后擾流器的形狀、位置、尺寸均有最佳值。6.汽車(chē)(qch)空氣

11、動(dòng)力學(xué)裝置第41頁(yè)/共70頁(yè)第四十二頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第42頁(yè)/共70頁(yè)第四十三頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第43頁(yè)/共70頁(yè)第四十四頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第44頁(yè)/共70頁(yè)第四十五頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第45頁(yè)/共70頁(yè)第四十六頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第46頁(yè)/共70頁(yè)第四十七頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第47頁(yè)/共70頁(yè)第四十八頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第48頁(yè)/共70頁(yè)第四十九頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第49頁(yè)

12、/共70頁(yè)第五十頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第50頁(yè)/共70頁(yè)第五十一頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第51頁(yè)/共70頁(yè)第五十二頁(yè)，共70頁(yè)。前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板前輪前導(dǎo)板后輪前導(dǎo)板后輪后導(dǎo)板6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第52頁(yè)/共70頁(yè)第五十三頁(yè)，共70頁(yè)。222km/h ，向心加速度1.94g；n負(fù)升力為車(chē)重的106%，最大車(chē)速270km/h ，向心加速度2.88g。6.汽車(chē)空氣(kngq)動(dòng)力學(xué)裝置第53頁(yè)/共70頁(yè)第五十四頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第54頁(yè)/共70頁(yè)第五十五頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置

13、第55頁(yè)/共70頁(yè)第五十六頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)裝置第56頁(yè)/共70頁(yè)第五十七頁(yè)，共70頁(yè)。n空氣升力小；n側(cè)視輪廓圖前小后大，氣壓中心偏后，空氣動(dòng)力穩(wěn)定性好。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第57頁(yè)/共70頁(yè)第五十八頁(yè)，共70頁(yè)?？缫羲?、超音速、高超音速)。汽車(chē)(qch)空氣動(dòng)力學(xué)第58頁(yè)/共70頁(yè)第五十九頁(yè)，共70頁(yè)。試裝置安放區(qū)。有開(kāi)式試驗(yàn)段和閉式試驗(yàn)段兩種類(lèi)型。n擴(kuò)散(kusn)段n是一截面積逐漸擴(kuò)大的通道。其作用是使氣流減速，以減小流動(dòng)的能耗。n風(fēng)扇及整流裝置n風(fēng)扇使空氣流動(dòng)。整流裝置將旋轉(zhuǎn)氣流導(dǎo)直。n對(duì)于回流式風(fēng)洞，還有冷卻裝置、換氣裝置、拐角導(dǎo)直片等。6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第59頁(yè)/共70頁(yè)第六十頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第60頁(yè)/共70頁(yè)第六十一頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第61頁(yè)/共70頁(yè)第六十二頁(yè)，共70頁(yè)。 油膜法 升華法6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第62頁(yè)/共70頁(yè)第六十三頁(yè)，共70頁(yè)。飄帶法層流附面層，飄帶順氣流(qli)方向幾乎不動(dòng)；附面層轉(zhuǎn)捩為紊流時(shí)，飄帶明顯抖動(dòng)；在氣流(qli)分離區(qū)，飄帶劇烈抖動(dòng)并明顯回卷。6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第63頁(yè)/共70頁(yè)第六十四頁(yè)，共70頁(yè)。6.汽車(chē)(qch)風(fēng)洞試驗(yàn)第64頁(yè)/共70頁(yè)