淺談對(duì)我國車輛工程中的空氣動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用與研究

淺談對(duì)我國車輛工程中的空氣動(dòng)力學(xué)的應(yīng)用與研究

[摘要]：隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，改裝車文化也在不斷滲入人們的生活，成為汽車文化中年輕化時(shí)代中的一種必需品。這是汽車工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。歐洲、美國、日本、香港、臺(tái)灣新加坡等地方汽車改裝行業(yè)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)健全，汽車保有量達(dá)到一定程度，車主必然追求個(gè)性化，中國的車主也越來越趨向于年輕化。剛出廠的新車肯定是針對(duì)整個(gè)市場(chǎng)的，性能是平衡各方面要求的，但是個(gè)性化的車主可能就有各種不同需求，不同的需求要有不同的知識(shí)理論支撐其改裝，所以車輛工程的理論體系在改裝車中占有重要地位。改裝車完全基于車輛工程理論，是基于車輛工程的設(shè)計(jì)制造及測(cè)試后的科學(xué)產(chǎn)物。是對(duì)汽車自身動(dòng)力，車型外觀，性能等各方面的提升?；谲囕v工程上的改裝車給我們帶來更安全、更經(jīng)濟(jì)、更科學(xué)的用車體驗(yàn)。中國汽車改裝市場(chǎng)于2005年左右，近十年中，“從地下逐漸浮出水面、從小眾逐漸擴(kuò)展廣泛、從單一走向多元”。以車輛工程及車輛工程測(cè)試等理論為基石的改裝車，使改裝車在滿足個(gè)人需求的基礎(chǔ)上變得更加值得信賴。本文闡述了擾流器在空氣動(dòng)力學(xué)中對(duì)車身的阻力，分析了基于嚴(yán)謹(jǐn)科學(xué)的車輛工程理論知識(shí)平臺(tái)的改裝車。研究了改裝車應(yīng)用于車輛工程中一個(gè)非常重要的領(lǐng)域。

關(guān)鍵詞：汽車;改裝車;空氣動(dòng)力學(xué)；空氣阻力系數(shù);車身擾流器;CD值

中圖分類號(hào):U46

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

前言

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，改裝車文化也在不斷滲入人們的生活，成為汽車文化中年輕化時(shí)代中的一種必需品。這是汽車工業(yè)發(fā)展的必經(jīng)之路。歐洲、美國、日本、香港、臺(tái)灣新加坡等地方汽車改裝行業(yè)已經(jīng)發(fā)展的相當(dāng)健全，汽車保有量達(dá)到一定程度，車主必然追求個(gè)性化，中國的車主也越來越趨向于年輕化。剛出廠的新車肯定是針對(duì)整個(gè)市場(chǎng)的，性能是平衡各方面要求的，但是個(gè)性化的車主可能就有各種不同需求，不同的需求要有不同的知識(shí)理論支撐其改裝，所以車輛工程的理論體系在改裝車中占有重要地位。

1空氣動(dòng)力學(xué)在汽車造型的應(yīng)用

汽車空氣動(dòng)力學(xué)是研究汽車與空氣運(yùn)動(dòng)之間相互作用規(guī)律以及氣動(dòng)力對(duì)汽車各性能影響的一門科學(xué)?？諝鈩?dòng)力學(xué)上的每一項(xiàng)進(jìn)展，都直觀的反映在汽車造型的變化上，從整體造型到細(xì)部造型，再到導(dǎo)流板與擾流板的技術(shù)上面，無一不體現(xiàn)了空氣動(dòng)力學(xué)在汽車造型上的重要應(yīng)用。目前我們了解一款車空氣動(dòng)力性能的主要途徑，基本上來自廠商提供的車身空阻系數(shù)值。雖然這個(gè)數(shù)據(jù)基本上能反映出車身受空氣阻力的情況，但僅通過這樣一個(gè)數(shù)據(jù)，顯然是不全面的。

2汽車造型中擾流器在空氣動(dòng)力學(xué)中的設(shè)計(jì)及研究

很多人鐘情尾翼，往往認(rèn)為尾翼越大提供的下壓力也越大，汽車高速行駛的穩(wěn)定性也越高。其實(shí)這種說法并不完全正確，造型合理的前提下，尾翼越大確實(shí)可以提高車輛高速駕駛的下壓力，但同時(shí)大號(hào)的尾翼所受到的側(cè)向力和低速阻力也會(huì)增大，并且在側(cè)風(fēng)影響下，還有可能使升力增大，反而降低了下壓力。車頭大抬升力是上升的，雖然上升幅度不是特別劇烈（擾流器和尾翼一樣，都是有抬車頭的作用，尾翼的抬車頭作用更明顯，因?yàn)槲惨硭诘奈恢酶?，所在位置的空氣流速更大）。?duì)于車尾的升力，負(fù)壓力即使升力增大，反而降低了下壓力。還有空氣拉力是先下降后增加的，也就說，壓尾翼如果設(shè)計(jì)得當(dāng)，可以減少空氣阻力。

3.空氣動(dòng)力學(xué)在改裝車上的應(yīng)用

奔馳改裝旗下AMG:E63AM的空氣動(dòng)力學(xué)改裝計(jì)劃--VORSTEINER已經(jīng)正式公布了梅賽德斯-奔馳E63AMG的空氣動(dòng)力學(xué)套件改裝計(jì)劃。新的Aero計(jì)劃是由VORSTEINER專門設(shè)計(jì)的E63AMG的性能導(dǎo)向的性質(zhì)，并且同時(shí)確保車內(nèi)保持了其奢華的吸引力。新計(jì)劃包括兩個(gè)不同的部分。首先是VBRAero的前擾流板。二是VBR碳纖維空氣動(dòng)力學(xué)后部擴(kuò)散器。列入計(jì)劃的附加美學(xué)選項(xiàng)是帶有磨砂處理的VORSTEINERV-FF102流量鍛造輪轂。車輪的測(cè)量尺寸是20×9（前面）和20×10（后部）。前輪重達(dá)25.4磅，后輪的重量略小于25.2磅。所有的空氣動(dòng)力學(xué)車身面板部分均由碳纖維做成（用紫外線抑制清漆）。E63AMG計(jì)劃現(xiàn)已為世界各地的訂單開始工作，基于車輛工程中的改裝使車輛的改裝更加可靠。

3.1改裝后的汽車在空氣阻力上的影響

為了減少轎車在高速行駛時(shí)所產(chǎn)生的升力，汽車設(shè)計(jì)師在外形方面做了改裝，加裝擾流板，對(duì)汽車的構(gòu)造和擾流板本身的材質(zhì)都有著非常高的要求，所以追求個(gè)性的車主更不應(yīng)該隨意給車加裝擾流板，不適當(dāng)?shù)募友b會(huì)大大增加汽車的風(fēng)阻系數(shù)，提高車輛的實(shí)際油耗，并且車速越高，油耗增加的越多。其中，CD值是流氣拉力系數(shù)（DRAGCOEFFICIENT），也就是阻力系數(shù)。一般而言氣流在車尾造成的拉力，數(shù)值越低，表示車尾氣流處理的越流暢，該部分的浮升力亦會(huì)越小，相對(duì)而言，車輛行走時(shí)的阻力會(huì)低一點(diǎn)，后輪的下壓力也會(huì)好一點(diǎn)。說到這里我們就應(yīng)該明白，加裝尾翼并不一定會(huì)增加Cd值！如果加裝尾翼和尾擾流器后，車輛尾部氣流通過的流暢度增高，那么這輛車的Cd值反而應(yīng)該降低。汽車設(shè)計(jì)的空氣動(dòng)力學(xué)問題并不止于車尾，其實(shí)車頭的長度和寬度也會(huì)影響一部汽車的總拉力數(shù)值。比如前縱置引擎的中心點(diǎn)要比前軸的中心點(diǎn)更前，車頭就容易造得很長，而如果加闊前輪距來橫置擺放引擎，車頭部分就會(huì)隨著加闊，以上兩種情況都會(huì)影響到整體的氣流拉力（CDA）。雖然有可能一輛車的Cd造得很低，但是同樣難以彌補(bǔ)車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體氣流拉力數(shù)值的上升,舉個(gè)例子來說，一部汽車的風(fēng)阻系數(shù)由原來的Cd0.40下降至Cd0.38，但是車頭的寬度卻增加了75MM，這時(shí)它的CDA數(shù)值約會(huì)上升5％，這樣一來等于完全抵消了Cd下降的效果。所以，不應(yīng)該認(rèn)為Cd代表了一部汽車的整體空氣動(dòng)力表現(xiàn)，更不能輕易的認(rèn)為隨便加裝一只尾翼或者巨型擾流器就必然可以獲得更好的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)！其實(shí)充其量它只不過改善了空氣動(dòng)力學(xué)中某個(gè)部分的表現(xiàn)。

4基于車輛工程的改裝車

改裝車顧名思義是對(duì)原出廠車型進(jìn)行更換增減配件或改變外觀等。合理科學(xué)的改裝車輛能夠使原車行駛更安全，性能更佳。很多人對(duì)改裝車的定義為“排氣管”，“大包圍”，“大尾翼”，“寬輪轂”。但是很少有人把改裝車和“車輛工程”，“空氣動(dòng)力學(xué)”，“熱能”這樣的專業(yè)名詞聯(lián)系到一起。在大多數(shù)人眼里，改裝車是汽配城，維修廠的產(chǎn)物，這都是嚴(yán)重影響及違背汽車制造設(shè)計(jì)的。但是作為汽車中的一種改裝文化，已經(jīng)悄然的形成市場(chǎng)。雖然目前國內(nèi)政策制定者對(duì)改裝存在很多誤區(qū)，以至于在政策法規(guī)上對(duì)改裝進(jìn)行了很多限制，但這并不妨礙越來越多的車主加入到改裝的行列。

5結(jié)論

改裝車完全基于車輛工程理論，是基于車輛工程的設(shè)計(jì)制造及測(cè)試后的科學(xué)產(chǎn)物。是對(duì)汽車自身動(dòng)力，車型外觀，性能等各方面的提升?；谲囕v工