空氣阻力與汽車(chē)外形

空氣阻力與汽車(chē)外形第1頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二（1）壓力阻力（占91％）作用在汽車(chē)外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力。形狀阻力58%干撓阻力14%內(nèi)循環(huán)阻力12%誘導(dǎo)阻力7%摩擦阻力9%第2頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第3頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二取決于車(chē)身主體形狀。1）形狀阻力第4頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二形狀阻力分析產(chǎn)生了壓差阻力第5頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二由于流經(jīng)車(chē)頂?shù)臍饬魉俣却笥诹鹘?jīng)車(chē)底的氣流速度，使得車(chē)底的空氣壓力大于車(chē)頂，從而空氣作用在車(chē)身上的垂直方向的壓力形成壓差，這就是空氣升力。第6頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后視鏡車(chē)身表面的凸起物引起的阻力。2）干擾阻力第7頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后視鏡后視鏡設(shè)計(jì)也要注重流線形第8頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后視鏡第9頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后視鏡第10頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二門(mén)把手第11頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二滿(mǎn)足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車(chē)體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力。3）內(nèi)循環(huán)阻力第12頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第13頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第14頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二4）誘導(dǎo)阻力空氣升力在水平方向的投影。第15頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二誘導(dǎo)阻力分析第16頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第17頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第18頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第19頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第20頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第21頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二思考夏季在高速公路上開(kāi)空調(diào)省油還是開(kāi)窗通風(fēng)省油？打開(kāi)天窗換氣和打開(kāi)側(cè)窗換氣有何不同？打開(kāi)天窗換氣時(shí)，天窗上方的壓力低于車(chē)內(nèi)的壓力。（2）摩擦阻力（9％）由于空氣粘性作用在車(chē)身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。第22頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二CD—空氣阻力系數(shù)；A—迎風(fēng)面積；ur—相對(duì)速度；ρ—空氣密度。第二節(jié)汽車(chē)的驅(qū)動(dòng)力與行駛阻力空氣阻力的計(jì)算第23頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二發(fā)動(dòng)機(jī)蓋應(yīng)向前下傾（4）減小CD值的措施1）車(chē)身前部第24頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。第25頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二過(guò)渡不理想面與面交接處的棱角應(yīng)為圓柱狀。第26頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車(chē)頂圓滑過(guò)渡。調(diào)整迎面和背面的傾斜角度，使車(chē)頭、前窗、后窗等處造型的傾斜角度能有效地減少阻力、升力的產(chǎn)生。第27頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二越野車(chē)很難做到風(fēng)窗玻璃應(yīng)盡可能“躺平”，且與車(chē)頂圓滑過(guò)渡。第28頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二盡量減少燈、后視鏡和門(mén)把手等凸出物。減少凸起物，形成平滑表面，如門(mén)把手改為凹式結(jié)構(gòu)，刮水器改為內(nèi)藏式，車(chē)身側(cè)面的窗玻璃與窗框齊平，玻璃表面和車(chē)身整體表面平滑。第29頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二在保險(xiǎn)杠下面，應(yīng)安裝合適的擾流板。第30頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二車(chē)輪蓋應(yīng)與輪胎相平。第31頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二思考：F1方程式賽車(chē)為什么不用車(chē)輪蓋？第32頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二整個(gè)車(chē)身應(yīng)向前傾1°～2°。2）整車(chē)第33頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二水平投影應(yīng)為腰鼓形。第34頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后端稍稍收縮，前端呈半圓形。第35頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二光順車(chē)身表面曲線形狀，消除或延遲空氣渦流的產(chǎn)生。第36頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第37頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二最好采用艙背式或直背式。3）汽車(chē)后部第38頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第39頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二如圖所示，在車(chē)輛迎風(fēng)面積A相同的條件下，不同流速氣流經(jīng)過(guò)車(chē)身表面后獲得的后端分離橫截面面積Aa有很大的不同。第40頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第41頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第42頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第43頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二增設(shè)空氣動(dòng)力附件，整理和引導(dǎo)氣流流向，如增設(shè)前阻流板、后擾流板或氣流導(dǎo)向槽等。第44頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二最新設(shè)計(jì)的車(chē)身形狀常采取以下措施：(1)盡量壓低車(chē)身前端，使之成楔形，同時(shí)尾部肥厚向上翹以產(chǎn)生負(fù)迎角。(2)車(chē)身前部設(shè)阻風(fēng)板,后面設(shè)后擾流板,使后面翹起來(lái)。第45頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二應(yīng)安裝后擾流板。第46頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二當(dāng)車(chē)速超過(guò)120km/h，尾翼會(huì)自動(dòng)升高160mm，為車(chē)身增加30％的下壓力；在車(chē)速低于80km/h，尾翼又會(huì)自動(dòng)降低。應(yīng)安裝后擾流板。第47頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二應(yīng)安裝后擾流板。第48頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二應(yīng)安裝后擾流板。第49頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二應(yīng)安裝后擾流板。第50頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二若用折背式，則行李箱蓋板至地面距離應(yīng)高些，長(zhǎng)度要短些。第51頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。第52頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二后面應(yīng)采用鴨尾式結(jié)構(gòu)。第53頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二所有零件應(yīng)在車(chē)身下平面內(nèi)且較平整，最好有平滑的蓋板蓋住底部。4）車(chē)身底部第54頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二底部比較凌亂第55頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二底部比較凌亂第56頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二仔細(xì)選擇進(jìn)風(fēng)口與出風(fēng)口的位置，精心設(shè)計(jì)內(nèi)部風(fēng)道。5）發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻通風(fēng)系統(tǒng)第57頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第58頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二冷卻前制動(dòng)器冷卻前制動(dòng)器冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器和潤(rùn)滑系統(tǒng)第59頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)和前制動(dòng)器冷卻后制動(dòng)器為發(fā)動(dòng)機(jī)提供充足的空氣第60頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二什么是超級(jí)跑車(chē)？限量生產(chǎn)、價(jià)格高昂、動(dòng)力強(qiáng)勁（3.5L以上、8缸以上）、起步快（0～100km/h時(shí)間在5s以?xún)?nèi)）、技術(shù)超群、車(chē)身自重輕（采用碳纖維或輕質(zhì)合金材料）、外觀超前等。形象的描述：外觀鮮亮，讓人愛(ài)得要死；加速時(shí)令人皮膚繃緊、汗毛直豎，讓人嚇得要死；數(shù)量奇少，價(jià)格奇高，讓人想得要死。思考：對(duì)于轎車(chē)和超級(jí)跑車(chē)，哪種車(chē)型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？第61頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二三種超級(jí)跑車(chē)蘭博基尼法拉利保時(shí)捷第62頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二答案由于尾翼的影響、發(fā)動(dòng)機(jī)和制動(dòng)器通風(fēng)冷卻的需要，超級(jí)跑車(chē)的空氣阻力系數(shù)一般會(huì)大于普通轎車(chē)。蘭博基尼跑車(chē)在冷卻通風(fēng)口關(guān)閉且擾流板擺平時(shí)，CD值為0.33；展開(kāi)時(shí)，CD值為0.36。思考：對(duì)于轎車(chē)和超級(jí)跑車(chē)，哪種車(chē)型的空氣阻力系數(shù)更大？為什么？第63頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二減小CD值要遵循的要點(diǎn)總結(jié)如下：第64頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二未來(lái)轎車(chē)的外形第65頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二導(dǎo)流板6）貨車(chē)和半掛車(chē)的空氣阻力也很重要，不少貨車(chē)駕駛室上已裝用導(dǎo)流板等裝置，以減小空氣阻力、節(jié)省燃油。第66頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第67頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二車(chē)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(jí)0.26奔馳S級(jí)0.27保時(shí)捷0.31陸虎覽勝0.38一些常見(jiàn)車(chē)型的空氣阻力系數(shù)第68頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二以下圖形（表）列出了各時(shí)期典型轎車(chē)外形和其相應(yīng)的平均氣動(dòng)阻力系數(shù)的變化。第69頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第70頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二傾斜氣流對(duì)空氣阻力的影響第71頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第72頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二第73頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)中許多有用的參數(shù)是由試驗(yàn)獲得，因?yàn)槠?chē)周?chē)臍饬鲌?chǎng)非常復(fù)雜，受到地面的影響，還有許多其它力同時(shí)從外部作用于汽車(chē)上，所以不得不借助于試驗(yàn)及試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析和推理來(lái)得到一些經(jīng)驗(yàn)公式以指導(dǎo)實(shí)踐。

汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)分室內(nèi)和室外兩種。第74頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二室內(nèi)試驗(yàn)一般是把汽車(chē)或汽車(chē)模型置于能模擬汽車(chē)行駛中流場(chǎng)的管狀試驗(yàn)場(chǎng)中，用巨型風(fēng)扇造成所需的汽車(chē)氣流的相對(duì)速度，測(cè)定各種氣動(dòng)力和氣動(dòng)力矩的一種試驗(yàn)裝置，這種裝置稱(chēng)為風(fēng)洞。第75頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二有無(wú)大型風(fēng)洞也是衡量一個(gè)汽車(chē)企業(yè)的實(shí)力和開(kāi)發(fā)能力的標(biāo)志，現(xiàn)在世界上有大小汽車(chē)風(fēng)洞31個(gè)，甚至有的廠家擁有兩個(gè)風(fēng)洞，如德國(guó)大眾汽車(chē)公司，瑞典volvo公司和意大利Fiat公司。第76頁(yè)，共82頁(yè)，2023年，2月20日，星期二流場(chǎng)可視化技術(shù)：如煙流法、