工學車輛動力學基礎3課件

空氣動力學空氣阻力對動力性的影響空氣動力學空氣阻力對動力性的影響1

車輛在高速行駛時消耗的功率和行駛狀態(tài)主要由空氣動力學特性決定。從動力學角度觀察整個車輛，質量的大小、質心的位置、轉動慣量的大小及其旋轉軸的空間位置等慣性參數(shù)是影響車輛性能的重要因素。而從空氣動力學角度進行討論，慣性參數(shù)不再重要，代之以車輛外形。因為車輛外形與空氣阻力系數(shù)密切相關。

車輛在直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力。空氣阻力分為壓力阻力與摩擦阻力兩部分。車輛在高速行駛時消耗的功率和行駛狀態(tài)主要由空氣動2（1）壓力阻力（占91％）汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。又分為四部分：形狀阻力、干擾阻力、內循環(huán)阻力和誘導阻力空氣阻力FW（1）壓力阻力（占91％）汽車直線行駛時受到的空氣作用力在3[工學]車輛動力學基礎3課件4取決于車身主體形狀。1）形狀阻力取決于車身主體形狀。1）形狀阻力5后視鏡車身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力后視鏡車身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力6后視鏡后視鏡設計也要注重流線形后視鏡后視鏡設計7后視鏡后視鏡8后視鏡后視鏡9門把手門把手10懸架導向桿和傳動軸懸架導向桿和傳動軸11滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經(jīng)車體內部時構成的阻力。4）誘導阻力空氣升力在水平方向的投影。3）內循環(huán)阻力

由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力。滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經(jīng)車體內部時構成的阻力。4）12思考夏季在高速公路上開空調省油還是開窗通風省油？打開天窗換氣和打開側窗換氣有何不同？打開天窗換氣時，天窗上方的壓力低于車內的壓力。（2）摩擦阻力（9％）由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。思考夏季在高速公路上開空調省油還是開窗通風省油？打開天窗換氣13CD—空氣阻力系數(shù)；A—迎風面積(m2)；vr—相對速度(m/s)；ρ—空氣密度。ua—--車速(km/h)空氣阻力FW的計算CD—空氣阻力系數(shù)；空氣阻力FW的計算14發(fā)動機蓋應向前下傾減小CD值要遵循的要點1）車身前部發(fā)動機蓋應向前下傾減小CD值要遵循的要點1）車身前部15面與面交接處的棱角應為圓柱狀。面與面交接處的棱角應為圓柱狀。16過渡不理想面與面交接處的棱角應為圓柱狀。過渡不理想面與面交接處的棱角應為圓柱狀。17風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。18越野車很難做到風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。越野車很難做到風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。19盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。20上掀式前照燈（視頻）上掀式前照燈（視頻）21在保險杠下面，應安裝合適的擾流板。在保險杠下面，應安裝合適的擾流板。22車輪蓋應與輪胎相平。車輪蓋應與輪胎相平。23思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？

思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？24整個車身應向前傾1°～2°。2）整車整個車身應向前傾1°～2°。2）整車25水平投影應為腰鼓形。水平投影應為腰鼓形。26后端稍稍收縮，前端呈半圓形。后端稍稍收縮，前端呈半圓形。27最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部28應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。29當車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低。應安裝后擾流板。當車速超過120km/h，尾翼會自動升高1630應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。31應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。32應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。33若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應高些，長度要短些。若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應高些，長度要短些。34后面應采用鴨尾式結構。后面應采用鴨尾式結構。35后面應采用鴨尾式結構。后面應采用鴨尾式結構。36所有零件應在車身下平面內且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。4）車身底部所有零件應在車身下平面內且較平整，最好有平滑的蓋板37底部比較凌亂底部比較凌亂38底部比較凌亂底部比較凌亂39仔細選擇進風口與出風口的位置，精心設計內部風道。5）發(fā)動機冷卻通風系統(tǒng)仔細選擇進風口與出風口的位置，精心設計內部風道。5）發(fā)動機40冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng)冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑41冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣42減小CD值要遵循的要點總結如下：減小CD值要遵循的要點總結如下：43未來轎車的外形未來轎車的外形44導流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。導流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車45[工學]車輛動力學基礎3課件46車型空氣阻力系數(shù)CD帕薩特0.28奧迪A40.28現(xiàn)代0.29奔馳C級0.26奔馳S級0.27保時捷0.31陸虎覽勝0.38一些常見車型的空氣阻力系數(shù)車型空氣阻力系數(shù)CD帕薩特0.28奧迪A4047計算車輛穿過靜止空氣的速度空氣速度計算車輛穿過靜止空氣的速度空氣速度48空氣流入角度順風逆風空氣流入角度順風逆風49例題一輛具有1.95m2前端面積和空氣阻力系數(shù)為0.42的轎車，以90km/h速度行駛，如果車輛遇到40km/h速度的順風或者逆風，計算順風、逆風兩種條件下的空氣阻力和克服空氣阻力所需要的發(fā)動機功率例題一輛具有1.95m2前端面積和空氣阻力系數(shù)為0.42的轎50側風作用下車輛的姿態(tài)又如何？側風作用下車輛的姿態(tài)又如何？51空氣動力學空氣阻力對動力性的影響空氣動力學空氣阻力對動力性的影響52

車輛在高速行駛時消耗的功率和行駛狀態(tài)主要由空氣動力學特性決定。從動力學角度觀察整個車輛，質量的大小、質心的位置、轉動慣量的大小及其旋轉軸的空間位置等慣性參數(shù)是影響車輛性能的重要因素。而從空氣動力學角度進行討論，慣性參數(shù)不再重要，代之以車輛外形。因為車輛外形與空氣阻力系數(shù)密切相關。

車輛在直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向上的分力稱為空氣阻力?？諝庾枇Ψ譃閴毫ψ枇εc摩擦阻力兩部分。車輛在高速行駛時消耗的功率和行駛狀態(tài)主要由空氣動53（1）壓力阻力（占91％）汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。又分為四部分：形狀阻力、干擾阻力、內循環(huán)阻力和誘導阻力空氣阻力FW（1）壓力阻力（占91％）汽車直線行駛時受到的空氣作用力在54[工學]車輛動力學基礎3課件55取決于車身主體形狀。1）形狀阻力取決于車身主體形狀。1）形狀阻力56后視鏡車身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力后視鏡車身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力57后視鏡后視鏡設計也要注重流線形后視鏡后視鏡設計58后視鏡后視鏡59后視鏡后視鏡60門把手門把手61懸架導向桿和傳動軸懸架導向桿和傳動軸62滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經(jīng)車體內部時構成的阻力。4）誘導阻力空氣升力在水平方向的投影。3）內循環(huán)阻力

由于流經(jīng)車頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車底的氣流速度，使得車底的空氣壓力大于車頂，從而空氣作用在車身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力。滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經(jīng)車體內部時構成的阻力。4）63思考夏季在高速公路上開空調省油還是開窗通風省油？打開天窗換氣和打開側窗換氣有何不同？打開天窗換氣時，天窗上方的壓力低于車內的壓力。（2）摩擦阻力（9％）由于空氣粘性作用在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。思考夏季在高速公路上開空調省油還是開窗通風省油？打開天窗換氣64CD—空氣阻力系數(shù)；A—迎風面積(m2)；vr—相對速度(m/s)；ρ—空氣密度。ua—--車速(km/h)空氣阻力FW的計算CD—空氣阻力系數(shù)；空氣阻力FW的計算65發(fā)動機蓋應向前下傾減小CD值要遵循的要點1）車身前部發(fā)動機蓋應向前下傾減小CD值要遵循的要點1）車身前部66面與面交接處的棱角應為圓柱狀。面與面交接處的棱角應為圓柱狀。67過渡不理想面與面交接處的棱角應為圓柱狀。過渡不理想面與面交接處的棱角應為圓柱狀。68風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。69越野車很難做到風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。越野車很難做到風窗玻璃應盡可能“躺平”，且與車頂圓滑過渡。70盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。盡量減少燈、后視鏡和門把手等凸出物。71上掀式前照燈（視頻）上掀式前照燈（視頻）72在保險杠下面，應安裝合適的擾流板。在保險杠下面，應安裝合適的擾流板。73車輪蓋應與輪胎相平。車輪蓋應與輪胎相平。74思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？

思考：F1方程式賽車為什么不用車輪蓋？75整個車身應向前傾1°～2°。2）整車整個車身應向前傾1°～2°。2）整車76水平投影應為腰鼓形。水平投影應為腰鼓形。77后端稍稍收縮，前端呈半圓形。后端稍稍收縮，前端呈半圓形。78最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部最好采用艙背式或直背式。3）汽車后部79應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。80當車速超過120km/h，尾翼會自動升高160mm，為車身增加30％的下壓力；在車速低于80km/h，尾翼又會自動降低。應安裝后擾流板。當車速超過120km/h，尾翼會自動升高1681應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。82應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。83應安裝后擾流板。應安裝后擾流板。84若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應高些，長度要短些。若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應高些，長度要短些。85后面應采用鴨尾式結構。后面應采用鴨尾式結構。86后面應采用鴨尾式結構。后面應采用鴨尾式結構。87所有零件應在車身下平面內且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。4）車身底部所有零件應在車身下平面內且較平整，最好有平滑的蓋板88底部比較凌亂底部比較凌亂89底部比較凌亂底部比較凌亂90仔細選擇進風口與出風口的位置，精心設計內部風道。5）發(fā)動機冷卻通風系統(tǒng)仔細選擇進風口與出風口的位置，精心設計內部風道。5）發(fā)動機91冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑系統(tǒng)冷卻前制動器冷卻前制動器冷卻發(fā)動機和制動器冷卻后制動器和潤滑92冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣冷卻發(fā)動機和前制動器冷卻后制動器為發(fā)動機提供充足的空氣93減小CD值要遵循的要點總結如下：減小CD值要遵循的要點總結如下：94未來轎車的外形未來轎車的外形95導流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車駕駛室上已裝用導流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。導流板貨車和半掛車的空氣阻力也很重要，不少貨車96[工學]車輛動力學基礎3課件97車型空氣阻力系數(shù)CD帕薩特0.28奧迪A40.28現(xiàn)代0.29奔馳C級0.26奔馳S級0.27保時捷0.31陸虎覽勝