汽車空氣動(dòng)力學(xué)復(fù)習(xí)筆記

1、1、 汽車空氣動(dòng)力學(xué)經(jīng)歷了哪四個(gè)階段？它們的特點(diǎn)分別是什么？答：（1）基本形狀化造型階段：直接將水流和氣流中的合理外形應(yīng)用到汽車上，采用了魚雷形、船尾形、汽艇形等水滴形汽車外形。已經(jīng)開始從完整的車身來考慮空氣動(dòng)力學(xué)問題，但限于條件不可能更深入地考慮汽車空氣動(dòng)力學(xué)問題。（2） 流線形化造型階段：提出“最小阻力的外形是以流線形的一半構(gòu)成的車身”，考慮到了地面效應(yīng)，尾部氣流的分離也是氣動(dòng)阻力系數(shù)增加的原因。減少氣動(dòng)阻力不再是唯一目標(biāo)，而是同時(shí)綜合考慮氣動(dòng)升力和側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性，追求更全面的氣動(dòng)性能。（3） 車身細(xì)部?jī)?yōu)化階段：著重從已有汽車產(chǎn)品上來改進(jìn)車身細(xì)部氣動(dòng)造型，通過各個(gè)細(xì)部造型的優(yōu)化和相互動(dòng)協(xié)調(diào)來優(yōu)

2、化汽車整車的氣動(dòng)性能。（4） 汽車造型的整體優(yōu)化階段：從一開始就十分重視汽車外形的整體氣動(dòng)性能，因而開發(fā)的實(shí)用車型具有優(yōu)秀的空氣動(dòng)力學(xué)特性，整體造型更為流暢，形體更為生動(dòng)，美學(xué)造型和氣動(dòng)造型相得益彰。2、 按基本型設(shè)計(jì)為什么得不到良好的性能呢？答：早期的汽車外形在考慮了流線形化后，氣動(dòng)阻力系數(shù)明顯地改善了。但當(dāng)時(shí)沒有認(rèn)識(shí)到氣流流經(jīng)這種旋轉(zhuǎn)體時(shí)已不再是軸對(duì)稱，因?yàn)榘研D(zhuǎn)體靠近地面，又加上了車輪及行駛系統(tǒng)，與單純水滴形的流場(chǎng)已不再相同，造型實(shí)用性不強(qiáng)；沒有實(shí)現(xiàn)“一體化”，氣動(dòng)阻力很大；氣流在前端和翼子板處分離后，不能再附著；所以得不到良好的性能。3、 汽車行駛時(shí)，除了受到來自地面的力外，還受到其周

3、圍氣流的氣動(dòng)力和力矩的作用。來自地面的力取決于汽車的總重、滾動(dòng)阻力和重心位置。氣動(dòng)力和力矩則由行駛速度、車身外形和橫擺角決定。4、 什么是氣動(dòng)六分力？如何產(chǎn)生？對(duì)汽車動(dòng)力特性有何影響？答：氣動(dòng)六分力分別為：氣動(dòng)阻力、氣動(dòng)升力、縱傾力矩、側(cè)向力、橫擺力矩及側(cè)傾力矩。（1） 氣動(dòng)阻力：是與汽車運(yùn)動(dòng)方向相反的空氣力。減小氣動(dòng)阻力就是減小氣動(dòng)阻力系數(shù)，氣動(dòng)阻力系數(shù)越小，汽車動(dòng)力特性越好；（2） 氣動(dòng)升力及縱傾力矩：由于汽車車身上部和下部氣流的流速不同，使車身上部和下部形成壓力差，從而產(chǎn)生升力。由于升力而產(chǎn)生繞Y軸的縱傾力矩。側(cè)風(fēng)作用下的輕型高速汽車，車身前部可能有較大的局部升力，作用于汽車上的升力將減

4、小輪胎對(duì)地面的壓力，使輪胎附著力和側(cè)偏剛度降低，影響汽車的操縱穩(wěn)定性。（3） 側(cè)向力及橫擺力矩：側(cè)向力和橫擺力矩都影響汽車的行駛穩(wěn)定性，為了保證汽車的行駛穩(wěn)定性，在減小側(cè)向力的同時(shí)，還應(yīng)使側(cè)向力的作用點(diǎn)即風(fēng)壓中心移向汽車重心之后。（4） 側(cè)傾力矩：對(duì)汽車左右車輪的重量分配有較大的影響，并且直接影響到汽車的側(cè)傾角。側(cè)傾力矩主要是由車身側(cè)面形狀決定的，一般側(cè)面流線形好的汽車，側(cè)傾力矩相對(duì)較小。汽車的高度和寬度對(duì)側(cè)傾力矩影響很大，一般低而寬的汽車側(cè)傾力矩系數(shù)比高而狹長(zhǎng)的汽車的側(cè)傾力矩系數(shù)小。汽車設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量使風(fēng)壓中心接近側(cè)傾軸線。5、 風(fēng)壓中心即側(cè)向力的作用點(diǎn)6、 汽車空氣動(dòng)力學(xué)的基本研究方法：實(shí)

5、驗(yàn)研究、理論研究、數(shù)值計(jì)算7、汽車的最高車速、加速時(shí)間和最大爬坡度是評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性的主要指標(biāo)8、 減小氣動(dòng)阻力系數(shù)，可提高最高車速9、 汽車依據(jù)其外形和用途可分為三類：乘用車（轎車）、商用車（貨車及客車）和賽車（高性能汽車）10、 從車身表面的壓力分布的角度分析如何防止泥土上卷？答：車身上下部分的壓力差會(huì)使泥土上卷，這可通過提高車身上部的壓力來防止。11、 阻力分類：氣動(dòng)阻力：外部阻力（形狀阻力、誘導(dǎo)阻力）和內(nèi)部阻力（發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻系阻力、駕駛室內(nèi)空調(diào)阻力、汽車部件冷卻阻力）12、 與汽車相關(guān)的流場(chǎng)的分為哪三類？其作用分別是什么？答：與汽車相關(guān)的流場(chǎng)分為汽車周圍的外部流場(chǎng)、穿過汽車車身內(nèi)部的流場(chǎng)，

6、以及發(fā)動(dòng)機(jī)室及變速器等機(jī)體內(nèi)的流場(chǎng)三類。汽車外部流場(chǎng)：使汽車受到力和力矩的作用，對(duì)汽車的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性產(chǎn)生極大的影響。汽車內(nèi)部流場(chǎng)：主要是通過散熱器和發(fā)動(dòng)機(jī)室的氣流以及穿過駕駛室的暖氣和通風(fēng)的空調(diào)系統(tǒng)的氣流，散掉與發(fā)動(dòng)機(jī)有用功大致相當(dāng)?shù)臒崃?；保證足夠的通風(fēng)，使駕駛室內(nèi)所有污染的空氣和塵土排出，同時(shí)更新呼吸消耗的氧氣；在車外氣候極大的變化范圍內(nèi)，保證駕駛室內(nèi)氣候舒適；內(nèi)部氣流必須穿過車窗，以除霜。13、 與航空飛行器相比，汽車空氣動(dòng)力學(xué)有什么特點(diǎn)，展開分析。答：飛機(jī)空氣動(dòng)力學(xué)在相當(dāng)大的范圍內(nèi)采用理論分析。當(dāng)今飛機(jī)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)從理論分析亦即從數(shù)值計(jì)算開始，然后進(jìn)行小模型的風(fēng)洞試驗(yàn)，

7、最后才進(jìn)行樣機(jī)的飛行試驗(yàn)。汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究主要是通過試驗(yàn)，包括各種模擬試驗(yàn)、驗(yàn)證和改進(jìn)各種改型措施，同時(shí)模擬試驗(yàn)又不斷揭示各種氣動(dòng)現(xiàn)象。汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)與飛機(jī)設(shè)計(jì)步驟不同。汽車不僅要考慮空氣動(dòng)力學(xué)，同時(shí)還要考慮造型風(fēng)格、操縱穩(wěn)定性、安全性、舒適性以及生產(chǎn)工藝的合理性。14、 前端形狀、風(fēng)窗玻璃與發(fā)動(dòng)機(jī)罩形狀、頂蓋外形、車身側(cè)面外形、后窗周圍形狀、車身底部外形都會(huì)對(duì)空氣動(dòng)力特性產(chǎn)生影響。前端形狀對(duì)空氣動(dòng)力特性的影響：從理論上講，車的前端完全流線形化為最好，但在實(shí)際設(shè)計(jì)中卻并不能采用；在設(shè)計(jì)中，如能盡量倒圓棱角，使外形接近流線形，并減小車頭部的正面投影面積，就可得到較好的空氣動(dòng)力學(xué)效果。風(fēng)窗玻

8、璃與發(fā)動(dòng)機(jī)罩形狀對(duì)空氣動(dòng)力特性的影響：當(dāng)夾角為60度時(shí)，得到R點(diǎn)的最大偏離值，其誤差為風(fēng)窗玻璃全長(zhǎng)的2%。發(fā)動(dòng)機(jī)罩在水平方向的曲率越大，分離點(diǎn)就越往下移動(dòng)；同樣，風(fēng)窗玻璃曲率增加也會(huì)使再附著點(diǎn)R向下移動(dòng)。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)罩與風(fēng)窗玻璃的夾角為30度左右時(shí)，氣動(dòng)阻力系數(shù)值最小，而機(jī)罩與風(fēng)窗玻璃的夾角在30度以下時(shí)，分離線與再附著線移動(dòng)很小，亦即對(duì)降低氣動(dòng)阻力效果不大。頂蓋外形對(duì)空氣動(dòng)力特性的影響：在滿足駕駛室居住性要求的同時(shí)，選擇最佳氣動(dòng)外形。應(yīng)避免由前端經(jīng)頂蓋流向尾部的氣流與由地板下部上卷的氣流在車身尾部混合而形成尾渦。頂蓋的末端采用上撓的鴨尾式外形。車身側(cè)面外形對(duì)空氣動(dòng)力特性的影響：在保證總布置設(shè)計(jì)要

9、求即在居住空間控制范圍內(nèi)，應(yīng)使側(cè)面外形曲率達(dá)到最佳化，消除側(cè)面部件的外凸和棱角，使其平滑以消除和控制氣流分離，減小渦流區(qū)，降低氣動(dòng)阻力系數(shù)值。15、 氣流分離是怎樣產(chǎn)生的？為什么氣流分離會(huì)增加阻力？為此在車型設(shè)計(jì)時(shí)我們都采取哪些措施？答：物體的外形有一個(gè)邊界，氣流沿物體表面流動(dòng)時(shí)，由于氣流的慣性和粘性，當(dāng)超過這個(gè)邊界時(shí)，氣流不是沿表面流動(dòng)，而產(chǎn)生分離、渦流等狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲，同時(shí)氣動(dòng)阻力增加。因此，成功的設(shè)計(jì)應(yīng)維持氣流沿汽車光滑的表面流動(dòng)。最佳氣動(dòng)外形設(shè)計(jì)的原則是，為使沿車身表面的氣流不分離，車身表面外形不急驟變化，表面外形變化處應(yīng)平滑過渡，從車身前端至后端的外形曲線連續(xù)。16、 真實(shí)

10、流體和理想流體的主要差別：答：1）在速度分布不均勻的流場(chǎng)中，真實(shí)流體的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間有切應(yīng)力作用，而理想流體沒有；2） 在溫度分布不均勻的流場(chǎng)中，真實(shí)流體的質(zhì)點(diǎn)與質(zhì)點(diǎn)之間有熱量的傳遞，而理想流體沒有；3） 真實(shí)流體附著于固體表面，即在固體表面上的流體流速與固體的速度相同，而理想流體在固體表面上發(fā)生相對(duì)滑移；4） 真實(shí)流體在固體表面上具有與固體相同的溫度，而理想流體在固體表面上與固體之間發(fā)生溫度突躍。17、 壓縮性：如果溫度不變，流體的體積隨壓力增加而縮小，這種特性稱為流體的壓縮性；18、 膨脹性：如果壓力不變，流體的體積隨溫度升高而增大，這種特性稱為流體的膨脹性；19、 粘性：流體具有阻抗各層

11、之間的相對(duì)滑動(dòng)的性質(zhì)，叫做粘性；20、 四個(gè)假設(shè)：連續(xù)性、無粘、不可壓縮、定常。21、 邊界層：在靜止空氣中，假設(shè)沒有氣流分離現(xiàn)象，粘性只是在汽車表面幾毫米厚的薄層中起作用，這個(gè)薄層就稱為邊界層。22、 ，伯努利方程。方程表明，在同一條流線上，氣流的速度增大，壓力下降；反之，則相反。當(dāng)氣流靜止時(shí)，速度降為零，壓力達(dá)到最大值，該點(diǎn)稱為滯點(diǎn)。該點(diǎn)的壓力用p0表示，這個(gè)值稱為總壓或滯點(diǎn)壓力，其中p為靜壓，為動(dòng)壓。23、 （最佳氣動(dòng)外形是什么）汽車設(shè)計(jì)趨勢(shì)？答：（1）車身側(cè)面：盡量降低車身總高、離地間隙盡量小、前臉扁平，后端處理應(yīng)盡量使阻力降低（采用切尾、加尾翼或采用鴨尾形）、發(fā)動(dòng)機(jī)罩和頂蓋盡量扁平、

12、為確保方向穩(wěn)定性而加上尾翼。（2） 車身正面：寬而低的扁平形、采用無棱角的扁平和圓形過渡、當(dāng)駕駛室要求有必要的棱角時(shí)，在腰線部位可裝置傾斜的側(cè)翼，使其圓滑過渡。24、 汽車空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻的影響？答：冷卻風(fēng)迂回撞擊發(fā)動(dòng)機(jī)，使發(fā)動(dòng)機(jī)室收到斜上方和斜下方的力，這個(gè)力與路面平行的成分為內(nèi)部阻力的一部分，與路面垂直的成分為升力的一部分，而冷卻風(fēng)排除后與車身周圍氣流發(fā)生干涉時(shí)，也產(chǎn)生阻力。即在任何情況下，冷卻風(fēng)都將引起內(nèi)部阻力增加。而升力則不同，當(dāng)冷卻氣流從下方排出時(shí)，升力增加；從上方排出時(shí)，升力減小。25、 汽車空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)駕駛室通風(fēng)的影響？答：（1）為防止發(fā)動(dòng)機(jī)室的熱輻射及熱傳遞，駕駛室內(nèi)應(yīng)有

13、較好的隔熱層；大部分汽車的車頂與車壁都應(yīng)該有裝飾層和隔熱層，舒適性要求高一些的汽車會(huì)裝有空調(diào)系統(tǒng)；（2）要設(shè)計(jì)良好的自然通風(fēng)系統(tǒng)來保證車室環(huán)境舒適性。26、 流程中聲源的分類為：?jiǎn)螛O子聲源、雙極子聲源、四極子聲源。27、 什么是氣動(dòng)噪聲？其分類？答：行駛中的汽車由于其周圍的風(fēng)而產(chǎn)生的噪聲成為氣動(dòng)噪聲。分為風(fēng)噪聲、吸出聲（風(fēng)漏聲）、其他噪聲。28、 汽車空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的基本方法分類：模型風(fēng)洞試驗(yàn)法、實(shí)車風(fēng)洞試驗(yàn)法、實(shí)車道路試驗(yàn)法。模型風(fēng)洞試驗(yàn)法：該試驗(yàn)法用汽車比例模型在風(fēng)洞中進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)模型一般不動(dòng)，使空氣流經(jīng)模型，只要滿足必要的相似條件，這就與實(shí)車在靜止空氣中運(yùn)行具有相同的物理規(guī)律。實(shí)車風(fēng)洞試驗(yàn)法：該試驗(yàn)法用實(shí)車在風(fēng)洞中進(jìn)行試驗(yàn)。在實(shí)車風(fēng)洞中，用轉(zhuǎn)動(dòng)的傳動(dòng)帶模擬地面效應(yīng)，或設(shè)置轉(zhuǎn)鼓模擬地面效應(yīng)，汽車處于行駛狀態(tài)，同時(shí)模擬汽車的內(nèi)、外流場(chǎng)。實(shí)車道路試驗(yàn)法：該試驗(yàn)法用實(shí)車在試車場(chǎng)進(jìn)行試驗(yàn)，包括實(shí)車氣動(dòng)阻力測(cè)定、實(shí)車流態(tài)顯示、實(shí)車氣動(dòng)噪聲、實(shí)車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻以及實(shí)車駕駛室內(nèi)空調(diào)等的試驗(yàn)，還有用側(cè)風(fēng)發(fā)生器進(jìn)行側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性試驗(yàn)等等。29、 汽車風(fēng)洞：是進(jìn)行汽車空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)的主要設(shè)備，是一個(gè)按一定要求建造的管道，并利用動(dòng)力裝置等設(shè)備在管道中產(chǎn)生可以調(diào)節(jié)的氣流，使風(fēng)洞試驗(yàn)段能夠模擬或基本模擬大氣流場(chǎng)的狀態(tài)，以供汽車進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)試驗(yàn)。30、 按通