汽车中空气动力学精选文档.ppt

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1、汽车中空气动力学本讲稿第一页，共十四页资讯：资讯：解析汽车空气动力学空气动力学在汽车改装中改善汽车空气动力学汽车上的空气动力学车身造型中的大学问汽车风阻微型摄像头取代后视镜本讲稿第二页，共十四页问答：问答：汽车行进时都受到哪些阻力？汽车行进时所受阻力大致可分为机械阻力和空气阻力两部分。随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高。以美国60年代生产的典型轿车为例,车速为每小时60公里时,空气阻力为行驶总阻力的33%40%;车速为每小时100公里时,空气阻力为行驶总阻力的50%60%；车速为每小时150公里时,空气阻力为行驶总阻力的70%75%。汽车行驶时，如何避免浮升力的作用？对付浮升力主要的方法

2、是使用车底扰流板，如我们熟知的“文式管”（Ferrari 360和ENZO屁股下面的喇叭管道）。现在只有Ferrari 360M、Lotus Esprit、Nissan Skyline GTR还使用这样的装置。另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。就是我们熟称的气坝。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身，车尾的气流也要尽量保持整齐。本讲稿第三页，共十四页汽车上加装扰流板为何能减少尾部升力?利用扰流板的倾斜度，使风力直接产生向下的压力，如F1赛车尾部的扰流板一般倾斜15度，高速行驶时可达1000公斤以上

3、的压力。但是，扰流板同时也增加了风阻，如Fl的风阻系数接近1.0(一般轿车为0.30.5)。这里就要求在设计时必须恰到好处，使增加的风阻与改善的性能相对非常小。扰流板都有哪些类型？按材质来分，目前市场上的扰流板主要有三种：第一种是以原厂生产的玻璃钢材质的扰流板，相对比较贴合车身的线条。第二种就是铝合金的扰流板，给人感觉比较夸张，但导流效果不错，而且价格适中，不过重量要比其他材质的扰流板稍重些。第三种就是最好的扰流板材质碳纤维的扰流板，是高刚性和高耐久性的完美结合，并广泛被F1赛车采用，F1赛车上扰流板的空间位置有些是可以调校的，调校方式分为手动和自动两种，其中自动调校型多了液压立柱，可根据车速

4、自动调整扰流板的角度。一般建议消费者选择手动调校型的，液压自动调校型的不仅价格较贵，而且不如手动型操作方便本讲稿第四页，共十四页Cd值指的是什么？如何理解？人们普遍对Cd值存在一些误解。在许多车厂的产品介绍书中，常常会提及新车的风阻系数降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不简单是指我们一般所说的空气阻力，而是流气拉力系数（Drag Coefficient），一般而言气流在车尾造成的拉力，数值越低，表示车尾气流处理的越流畅，该部分的浮升力亦会越小，相对而言，车辆行走时的阻力会低一点，后轮的下压力也会好一点。说到这里我们就应该明白，加装尾翼并不一定会增加Cd值！如果加装尾翼和尾扰流器后，车辆尾部气流

5、通过的流畅度增高，那么这辆车的Cd值反而应该降低。汽车设计的空气动力学问题并不止于车尾，其实车头的长度和宽度也会影响一部汽车的总拉力数值。比如前纵置引擎的中心点要比前轴的中心点更前，车头就容易造得很长，而如果加宽前轮距来横置摆放引擎，车头部分就会随着加宽，以上两种情况都会影响到整体的气流拉力（Cda）。虽然有可能一辆车的Cd造得很低，但是同样难以弥补车头部分增加的长度和宽度所带来的整体气流拉力数值的上升，这样一来等于完全抵消了Cd下降的效果。比如老款的Accord，虽然风阻系数达到了Cd0.25，可是因为车体全面比上一代要加大许多，所有在高速时的稳定性表现,估计不会有大幅的攀升，如果这方面的表

6、现的确有所改进，也首先应该归功于轴距的加长和悬挂设定的改进，空气动力学的成就反而是次要的。因为民用车的空气动力学表现必须兼顾降低风噪和燃油经济性，所有在设计时必然会对汽车的下压力作出一定的牺牲。因此，在大家谈论Cd时，不应该认为Cd代表了一部汽车的整体空气动力表现，更不能轻易的认为随便加装一只尾翼或者巨型扰流器就必然可以获得更好的空气动力学表现！其实充其量它只不过改善了空气动力学中某个部分的表现而已。本讲稿第五页，共十四页扰流板是否越大越好？不是的。安装扰流板除了美观作用外，更大的作用是高速时候为爱车提供必要的稳定性。由于大多数轿车以城市道路行驶为主，车辆根本达不到扰流板能够发挥作用的时速，体

7、积越大，低速阻力就越大，再加上很多车主安装的是铝合金扰流板，车身整体重量的增加，也势必导致油耗的上升。因此这样做是得不偿失的，选择一个大方得体美观实用的扰流板才是改装之真谛。现在绝大多数的的车型都是普通轿车，但是很多车主也加装有扰流板，由于这些车的速度不是很高，因此扰流板很难发挥实际的作用，而美化车身外观则成了装扰流板的最大目的。本讲稿第六页，共十四页在空气动力学中什么是地面效应？严格来讲，地面效应的概念只适用于在高速空气动力学。飞机的翼尖涡流是这一理念被引入的主要原因。当飞机机翼进入高速状态时，其下表面的高压气流往往会越界翻滚到机翼上表面扰乱低压气流，从而形成诱导阻力。降低机翼的升阻比，导致

8、机翼效率大降。而当飞机近地飞行时，由于与地面之前的空间更为有限，机翼下部的气流层便会 更加的平稳，从而扰乱翼尖涡流。在没有翼尖涡流的情况下，机翼的攻角能变得更为接近理论水平，因此便使飞机更有效率。这就是地面效应真正的作用。同时很多只在地效区域飞行的地效飞行器，也是利用这种原理来获得更优质的升力，来提升机翼的效率。但是在F1领域中，地面效应被赋予了截然不同的概念。F1工程师通过特别设计的底盘（莲花78,79）或风扇（布拉汉姆车队创造的BT46B型风扇底盘赛车），人为地制造真空以获取强大的吸地效应。离地间隙（赛车底部和赛道表面之间的距离）对提高底盘和扩散器之间的联系的效用有大的帮助，赛车的底板是最

9、重要的空气动力附加装置。底盘和赛道之间的离地间隙越小，该区域气流运动的速度也就越大，根据伯努利方程，此区域的静压力也就减小，赛车所受的气动负升力也就越大，使得赛车被强烈地“吸附”在赛道上，产生所谓的“地面效应”。地面效应曾被F1车队用来提高车速，但为防止追求更高的转弯速度而引发事故，FIA规定赛车前轮后后缘到后轮前缘部必须平直，限制了地面效应的充分应用。http:/ effect of vehicle spacing on the aerodynamics of a representative car shape）.pdfCFD模拟道路测量环境柴油车排气的稀释与气融化（Dilution an

10、d aerosol dynamics within a diesel car exhaust plumeCFD simulations of on-road measurement conditions）.pdf汽车尾气在街道环境中的逸散。根据风洞试验数据（Car exhaust dispersion in a streel canyon.Numerical critique of a wind tunnel experiment）.pdf汽車風阻說分明.pdf浅谈棒球和汽车的空气动力学.pdf将CFD应用于轨道车和机车的空气动力学分析中（Application of CFD to Rail

11、Car and Locomotive Aerodynamics）.pdf道路车辆的空气动力学（aerodynamics of road vehicles）.pdf本讲稿第十二页，共十四页CFD软件在汽车设计中的应用.pdfCFD在汽车空气动力学设计中的应用.pdfFLUENT在某轿车外流场中的应用.pdf基于空气动力学的高速汽车安全性研究.pdf高速车辆车头改进的空气动力学特性研究.pdf轿车外流场数值模拟.pdf空气动力学的模拟分析在汽车造型过程中应用.pdf本讲稿第十三页，共十四页汽车超车过程的空气动力特性研究.pdf空气动力学对汽车性能的影响.pdf汽车后视镜非定常流场的大涡模拟.pdf汽车后视镜和门把手内置的风阻仿真研究.pdf汽车后视镜流场的试验与数值研究.pdf汽车空气动力学数值仿真研究进展.pdf本讲稿第十四页，共十四页