第二章汽車空氣動力性能

12023/12/271太原理工大學車輛工程系太原理工大學車輛工程系孫桓五教授第二章汽車的空氣動力性能第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系2汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施2.1概述空氣動力學〔aerodynamics〕是流膂力學的一個分支,是研討物體在空氣中做相對運動時，物體與空氣間相互作用關系的一門學科，它主要研討物體在同氣體作相對運動情況下的受力特性、氣體流動規(guī)律和伴隨發(fā)生的物理化學變化汽車空氣動力學〔Automotiveaerodynamics〕汽車空氣動力學主要研討汽車在流場中所遭到的氣動阻力、升力、側(cè)向力三個力及其相應的力矩，研討這些力及力矩對汽車阻力、側(cè)向穩(wěn)定性、氣動噪聲、灰塵附著、發(fā)動機冷卻、駕駛室通風等的影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系32023/12/27太原理工大學車輛工程系4汽車行駛阻力α滾動阻力Ff空氣阻力FW坡度阻力Fi加速阻力Fj2.1概述2.1概述汽車的行駛阻力滾動阻力Ff空氣阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj上述阻力中，滾動阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在。在程度道路上等速行駛就沒有坡度阻力和加速阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系5汽車行駛總阻力2.1概述2023/12/27太原理工大學車輛工程系6空氣阻力所耗費的功率與車速的三次方成正比，在車速高的時候，空氣阻力將是主要的阻力。2.1概述空氣動力對汽車性能的影響對動力性能的影響影響高速時的加速性能影響最高車速對燃油經(jīng)濟性的影響高速行駛時空氣阻力是最大的阻力，小型客車50%的、普通貨車32%左右燃油用于抑制空氣阻力載貨汽車氣動阻力系數(shù)降低30%，并以80km/h行駛，可降低油耗12%--13%例如：對于CdA=0.8m2的轎車V=65km/h時，55%的能量抑制空氣阻力 V=90km/h時，70%的能量抑制空氣阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系72.1概述對平安性能的影響高速時的加速性能影響行車平安氣動升力影響汽車支配穩(wěn)定性和制動性氣動力穩(wěn)定性影響汽車支配穩(wěn)定性對溫馨性能的影響高速時風噪是影響溫馨性的重要要素空氣動力學對于車廂內(nèi)的通風、溫度、塵土污染有重要影響對汽車外形演化的影響汽車的空氣動力學特性取決于汽車外形空氣動力學影響人們的審美觀氣動性能決議現(xiàn)代轎車外形的最重要內(nèi)容2023/12/27太原理工大學車輛工程系8第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系9汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施2.2空氣在汽車周圍的流動情況延續(xù)性方程對于定常流動，流過流束任一截面的流量相等 1V1A1=2V2A2=3V3A3=……=常數(shù)對于不可緊縮流體1=2=3=……=常數(shù)，所以 V1A1=V2A2=V3A3=……=常數(shù)延續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流膂力學中的表現(xiàn)方式延續(xù)性方程闡明了流速與面積之間的關系，闡明在截面較小的地方流速較高，在截面較大的地方流速較低2023/12/27太原理工大學車輛工程系102.2空氣在汽車周圍的流動情況伯努利方程 -------流體的重力勢能、壓力勢能、動能之和為常數(shù)當氣體流速不高、密度可視為不變，并且由于空氣重力很小，那么有-------流體的靜壓力與動壓力之和為常數(shù)伯努利方程是能量守恒定律在流膂力學中的表現(xiàn)方式該方程闡明，流速越大，動壓力越大，但該點的靜壓力〔壓力〕越小，在前端滯點處，流速為零，壓力最大例題2-12023/12/27太原理工大學車輛工程系11空氣在汽車周圍的流動情況2023/12/27太原理工大學車輛工程系12空氣在汽車周圍的流動情況2023/12/27太原理工大學車輛工程系13空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成根據(jù)延續(xù)性方程和伯努力方程，假設空氣是非粘滯的，那么在理想大氣中運動的任何物體外表壓力之和為零2023/12/27太原理工大學車輛工程系14空氣在汽車周圍的流動情況附面層由于流體具有粘性，因此相對于物體外表運動時會產(chǎn)生摩擦作用，接近物體外表處的流體有粘附在物面子上的趨勢，其接近物體外表處速度為零，速度隨著間隔的增大而增大，我們將這個速度發(fā)生變化的薄層稱為附面層附面層隨流程的添加而增厚2023/12/27太原理工大學車輛工程系15空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成2023/12/27太原理工大學車輛工程系16空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成2023/12/27太原理工大學車輛工程系17空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成2023/12/27太原理工大學車輛工程系18空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成分別點流速趨于零的點，標志著邊境層與物體外表出現(xiàn)分別，是尾渦流區(qū)的分界限尾渦會損失動能，或者說，尾渦區(qū)內(nèi)的壓力與分別點處的壓力幾乎相等，因此較低〔負壓，吸力〕，物體前后的壓差就構(gòu)成了壓差阻力〔主要受外形影響，因此也成為外形阻力〕2023/12/27太原理工大學車輛工程系19空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成2023/12/27太原理工大學車輛工程系20空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成減少或消除尾渦，延緩分別景象的方法截面應逐漸變化，防止流管截面驟然增大，從而使氣流堅持相當速度采取措施，加快能夠出現(xiàn)分別區(qū)域的氣流速度〔見P15圖2-3〕2023/12/27太原理工大學車輛工程系21空氣的分別景象及渦旋的構(gòu)成2023/12/27太原理工大學車輛工程系22第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系23汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力的分布2023/12/27太原理工大學車輛工程系24作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力分布的兩種表示方法2023/12/27太原理工大學車輛工程系25作用在車身上氣動力和力矩2023/12/27太原理工大學車輛工程系26思索夏季在高速公路上開空調(diào)省油還是開窗通風省油？翻開天窗換氣和翻開側(cè)窗換氣有何不同？翻開天窗換氣時，天窗上方的壓力低于車內(nèi)的壓力。作用在車身上氣動力和力矩氣壓中心車身所遭到的空氣動力合力稱為氣動力氣動力合力在汽車上的作用點成為氣壓中心〔風壓中心〕氣壓中心普通難以與汽車的質(zhì)心重合氣動力合力F為----其中A為迎風面積〔正投影面積〕,C為阻力系數(shù)，與車身外形有關2023/12/27太原理工大學車輛工程系27作用在車身上氣動力和力矩氣動力在三個坐標方向的分力沿X方向的氣動阻力D(Drag)沿Y方向的氣動升力L(Lift)沿Y方向的氣動側(cè)向力S(SideForce)----其中CD,CL,CS分別為氣動阻力系數(shù)、升力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)2023/12/27太原理工大學車輛工程系28作用在車身上氣動力和力矩CD,CL,Cs是汽車空氣動力學中最重要的參數(shù)，是評價汽車空氣動力學性能的主要目的CD,CL,Cs取決與汽車的外形及外表情況與迎風面積無關氣動力矩由于氣動力普通與質(zhì)心不重合因此將力平移到質(zhì)心后會產(chǎn)生氣動力矩氣動力矩有：俯仰力矩PM〔PitchingMoment)、橫擺力矩YM(YawingMoment)、側(cè)傾力矩RM(RollingMoment)2023/12/27太原理工大學車輛工程系29作用在車身上氣動力和力矩SAEJ1594規(guī)定也可以表示為(My=PM)，(Mz=YM)，(Mx=RM)俯仰力矩PM〔My〕以Y軸為中心，抬頭為正橫擺力矩YM(Mz)以Z軸為中心，車頭右偏為正側(cè)傾力矩RM(Mx)以X軸為中心，右傾為正2023/12/27太原理工大學車輛工程系30作用在車身上氣動力和力矩2023/12/27太原理工大學車輛工程系31作用在車身上氣動力和力矩空氣阻力〔氣動阻力〕汽車行駛時，其外表與空氣相互作用而產(chǎn)生的阻力統(tǒng)稱為空氣阻力空氣阻力主要與汽車的行駛速度及汽車外形有關空氣阻力分為摩擦阻力與壓力阻力兩部分摩擦阻力是由于空氣的黏性在車身外表產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。摩擦阻力與車身外表質(zhì)量及外表有關。壓力阻力是作用在汽車外形外表上的法向壓力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力中的外形阻力占主要部分，所以車身主體外形是影響空氣阻力的主要要素，改良車身流線型體是減少空氣阻力的有效途徑。2023/12/27太原理工大學車輛工程系32作用在車身上氣動力和力矩作用在汽車上的氣動阻力外形阻力〔壓差阻力FormDrag〕干擾阻力(InterferenceDrag)內(nèi)部阻力(InternalFlowDrag)誘導阻力(InducedDrag)摩擦阻力(SkinFriction)前四種是由于壓力呵斥的阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系33空氣阻力的組成

4.1轎車的空氣阻力由轎車外表凸出的零件引起氣流相互關擾而產(chǎn)生的阻力車身前部的正壓力和車身后部的負壓力所產(chǎn)生的壓力差而引起的阻力由轎車室內(nèi)通風的氣流和冷卻發(fā)動機的氣流所呵斥的阻力。由升力引起的由于空氣的粘滯性在車身外表所產(chǎn)生的摩擦力2023/12/2734太原理工大學車輛工程系作用在汽車上的氣動阻力作用在汽車上的氣動阻力外形阻力〔壓差阻力〕汽車前后壓力差呵斥的其大小由汽車外形決議氣流分別點設計是減少外形阻力的主要內(nèi)容2023/12/27太原理工大學車輛工程系35F壓力F真空拉力F壓阻=F壓力+F真空拉力作用在汽車上的氣動阻力干擾阻力汽車外表凸起物對氣流的干擾構(gòu)成的要防止凹、凸起物，仔細設計門把保險杠等附件2023/12/27太原理工大學車輛工程系36作用在汽車上的氣動阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系37作用在汽車上的氣動阻力誘導阻力氣動升力在程度方向的分別誘導阻力與升力和車身寬長比有關〔見P17公式2-10〕減小升力系數(shù)和適當增寬車身可以減小誘導阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系38F作用在汽車上的氣動阻力摩擦阻力由于空氣的粘滯性而構(gòu)成的空氣與車身外表以及附面層之間的摩擦力呵斥的取決于車身面積和光滑程度總氣動阻力車身氣動設計時主要內(nèi)容,它取決于氣動阻力系數(shù)、汽車正投影面積和車速其中正投影面積A可以估算A=0.81BH2023/12/27太原理工大學車輛工程系39作用在汽車上的氣動阻力常見車氣動阻力系數(shù)見表2-2和表2-32023/12/27太原理工大學車輛工程系400.15-ApteraMotorsTyp-10.25ToyotaPrius,20210.28-ToyotaCamry0.48-VolkswagenBeetle0.57-HummerH2,20030.9-atypicalbicyclepluscyclist氣動升力和俯仰力矩氣動升力升力是由于汽車上下部曲線曲率不同，使得氣流流速不同而產(chǎn)生的壓力差呵斥的，壓力差越大，升力越大升力會引起誘導阻力，產(chǎn)生俯仰力矩，升力大俯仰力矩也大升力會降低軸載荷，降低附著力，影響動力性、操作性和穩(wěn)定性，但也能降低一點油耗〔絕對不可取〕，某轎車160km時，前軸升力占車重20%-25%從平安角度講，降低升力比降低阻力更重要，升力最好為零，甚至為負最好2023/12/27太原理工大學車輛工程系412023/12/27太原理工大學車輛工程系42氣動升力和俯仰力矩影響升力的主要要素拱度及迎角汽車的升力產(chǎn)生與飛機機翼類似，機翼上下外表曲率不同呵斥上下外表流速不同而產(chǎn)生升力汽車也可以看作是由中線〔車身橫截面中心點連線〕、前緣〔中心線與前端的交點〕、后緣〔中心線與后端的交點〕和弦〔聯(lián)接前緣與后緣的直線〕組成的一個類機翼形狀2023/12/27太原理工大學車輛工程系43氣動升力和俯仰力矩弦高與弦長的比值稱為拱度弦與轎車前進方向之間的夾角稱為迎角，規(guī)定前高后低的弦線迎角為正，前低后高的弦線迎角為負根據(jù)機翼實際，拱度越大升力系數(shù)越大，迎角越大〔16度內(nèi)〕升力系數(shù)越大，由于拱度降低受限制較多，因此大多采用前低后高降低迎角可以降低升力，故前傾的轎車及客貨車升力較小也可以采用前擾流板、后擾流板來調(diào)整拱高和迎角，降低升力2023/12/27太原理工大學車輛工程系44氣動升力和俯仰力矩2023/12/27太原理工大學車輛工程系45氣動升力和俯仰力矩阻塞底部氣流對升力的影響阻塞前部產(chǎn)生負升力放置平臺上產(chǎn)生正升力阻塞后部產(chǎn)生極大的正升力因此減少流入地步氣流，安裝平整地板有助降低升力2023/12/27太原理工大學車輛工程系46氣動升力和俯仰力矩地板離地間隙過小的離地間隙會使流過車頂?shù)臍饬魈砑?，導致流速添加，并且地板附面層與地接觸，添加阻力，降低車底流速，升力系數(shù)增大適當添加高度，使氣流順暢，提高車底流速〔文丘里效應〕，降低升力系數(shù)過高后文丘里效應減弱，升力系數(shù)又開場升高2023/12/27太原理工大學車輛工程系47氣動升力和俯仰力矩后背傾角對升力的影響車前部對升力的影響前窗傾角對升力的影響(P19頁)2023/12/27太原理工大學車輛工程系48氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩當汽車行駛方向與風向不平行時，會產(chǎn)生氣動側(cè)向力同時會產(chǎn)生橫擺力矩和傾覆力矩氣壓中心對橫擺力矩和側(cè)傾力矩有重要影響，即對行駛穩(wěn)定性有重要影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系49氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩當氣壓中心位于質(zhì)心之前〔接近前軸〕時，橫擺力矩Mz使車沿順時針方向轉(zhuǎn)動，也就是順側(cè)風方向轉(zhuǎn)動，進一步加強側(cè)向風作用，導致車失穩(wěn)當氣壓中心位于質(zhì)心之后〔接近后軸〕，橫擺力矩Mz使車沿逆時針方向轉(zhuǎn)動，也就是順側(cè)風方向轉(zhuǎn)動，減弱強側(cè)向風作用，具有增穩(wěn)作用2023/12/27太原理工大學車輛工程系50氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩流線型較差，外形方正的汽車，風壓中心接近中部流線型越好的汽車，風壓中心越接近前部，這是由于氣流在車尾可以很好流動不受妨礙，故甲殼蟲車穩(wěn)定性不佳盡能夠減少車前部側(cè)面投影面積，添加車尾部側(cè)面投影面積可是風壓中心靠后軸在車尾添加尾翼也可添加側(cè)向穩(wěn)定性長頭短倉的跑車外型、行李艙較高的〔背部坡度較小〕、尾部厚度較大的車，采用陡然割尾外型的快背式外型氣壓中心均較后，因此目前較為流行實驗闡明長度較小、寬度較大、車身低矮的轎車，穩(wěn)定性更好〔偏航力矩小、傾覆力矩較小〕2023/12/27太原理工大學車輛工程系51氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩2023/12/27太原理工大學車輛工程系52氣動側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩2023/12/27太原理工大學車輛工程系53第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系54汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施2.4汽車各部形狀氣動特性空氣在物體周圍的物理特性運動物體周圍有一個附面層由于空氣具有粘滯性故附面層可以是層流〔規(guī)律的分層流動〕，也能夠為渦流〔湍流〕層凸起部分流速高，壓力低，凹下部分流速低，壓力高層流與湍流的轉(zhuǎn)換點稱為分別點，分別點后出現(xiàn)氣流倒流景象，成為湍流區(qū)，并導致阻力添加2023/12/27太原理工大學車輛工程系552.4汽車各部形狀氣動特性車身上的附面層大部分為湍流層，湍流層會添加摩擦阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系562.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系572.4汽車各部形狀氣動特性汽車前端外形對氣動特性的影響流譜：發(fā)動機罩和風窗玻璃處有轉(zhuǎn)角，會阻撓氣流導致氣流減慢，氣壓升高，在S點出現(xiàn)分別，在R處氣流重新附著，并繼續(xù)加速流動2023/12/27太原理工大學車輛工程系582.4汽車各部形狀氣動特性影響汽車前端氣動特性的主要要素發(fā)動機罩和風窗玻璃處夾角角越大，x/d越大，附著點R越靠上，x/c越小，分別點越前移，渦流區(qū)增大，故減小角，在拐角處開設通風口有利于減小渦流發(fā)動機罩三維曲率和構(gòu)造發(fā)動機罩曲率越大，越便于氣流向汽車側(cè)翼兩邊流動，有利于減小渦流區(qū)風窗玻璃三維曲率和構(gòu)造風窗玻璃曲率越大，越便于氣流向汽車側(cè)翼兩邊流動，有利于減小渦流區(qū)車頭和保險杠外形保險杠位置適當前沿可降低阻力車頭外形最好為流線型，并下傾〔P23圖2-17〕2023/12/27太原理工大學車輛工程系592.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系602.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系61前保險杠外形與氣流阻滯區(qū)2.4汽車各部形狀氣動特性汽車頂蓋外形對氣動特性的影響頂蓋上撓度系數(shù)h/l越大，氣動阻力系數(shù)越小，但投影面積越大，故要適中選擇見P24頁圖2-182023/12/27太原理工大學車輛工程系622.4汽車各部形狀氣動特性汽車側(cè)面外形對氣動力的影響頂部流速高壓力低，底部流速低壓力高，因此底部氣流將向兩個側(cè)面流動，構(gòu)成渦流，并部分向后延展，加強尾渦，添加阻力車窗前的渦流也能夠向兩側(cè)擴展，并延伸至尾部，加強尾渦，添加阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系632.4汽車各部形狀氣動特性使車身側(cè)面鼓一些，適中選擇a/L值可降低氣流上流，從而降低阻力留意A柱設計，使之平滑過渡，可以減少渦流但側(cè)面鼓出會添加投影面積安裝側(cè)圍也可以減少上行氣流2023/12/27太原理工大學車輛工程系642.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系65前支柱型式對側(cè)部渦流的影響輪口外部拱起，控制輪口內(nèi)氣流對側(cè)面平順氣流的干擾2.4汽車各部形狀氣動特性汽車底部外形對氣動性能的影響底部氣流相當復雜，存在車底與路面的相互作用，對整車氣動性能有重要影響影響主要要素有底部離地間隙車輛外形尺寸及外型汽車底部平滑程度地板的橫向、縱向曲率減小車底部氣動阻力的方法減少流入氣流量使底部氣流順暢2023/12/27太原理工大學車輛工程系662.4汽車各部形狀氣動特性離地間隙的影響貨車底部粗糙，底部有更大的空間產(chǎn)生渦流，故阻力系數(shù)隨離地間隙的提高而提高轎車底部平滑，減少了湍急的氣流和摩擦損失，故阻力系數(shù)隨離地間隙的提高而降低，升力系數(shù)也會降低圖中Zc為實踐值，Z為平均值2023/12/27太原理工大學車輛工程系672023/12/27太原理工大學車輛工程系682.4汽車各部形狀氣動特性地板的平整程度影響底板越平整、光滑阻力系數(shù)越低2023/12/27太原理工大學車輛工程系692.4汽車各部形狀氣動特性地板外形的影響地板有縱向曲率可以使底部流速添加〔與頂部類似〕，降低壓力，從而降低升力，同時減少底部氣流動量損失，降低阻力系數(shù)橫向向曲率有利于有利于氣流向兩側(cè)邊緣流動，降低氣流在底部的阻塞，從而降低升力和阻力系數(shù)，但是過大那么會呵斥額外的渦流，影響后部湍流區(qū)2023/12/27太原理工大學車輛工程系702.4汽車各部形狀氣動特性車身后背形狀對氣動特性的影響汽車尾部形狀對外形阻力具有要影響普通氣流在車尾的分別線呈圓環(huán)形，尾流區(qū)內(nèi)的壓力一樣，且低于大氣壓〔根本與分別點壓力一樣〕切掉深化渦流區(qū)部分，不會對作用于物體上的氣動合力產(chǎn)生大的影響，故短尾轎車就是利用該原理的結(jié)果2023/12/27太原理工大學車輛工程系712.4汽車各部形狀氣動特性總體上斜背式車身較三廂式車身分別點靠后氣流在車后部分離產(chǎn)生的湍流區(qū)是產(chǎn)生外形阻力的主要緣由，阻力主要來源于車身后部汽車后背傾角對車后部氣流分別點有重要影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系72后傾角的定義2.4汽車各部形狀氣動特性普通后傾角從0到15度添加時，阻力系數(shù)降低，大于15度后，隨著角度的繼續(xù)增大，由于氣流分別，阻力再次變大普通將阻力最大的傾角30度稱為臨界角接近40度后，其中阻力系數(shù)幾乎不再變化，因此現(xiàn)代直背式車后傾角大多接近40度此外，后背長度越大，阻力系數(shù)越小2023/12/27太原理工大學車輛工程系732.4汽車各部形狀氣動特性根據(jù)后背傾角不同常將車分為直背式、艙背式、方背式、折背式2023/12/27太原理工大學車輛工程系742.4汽車各部形狀氣動特性汽車外表凸起物與凹槽對氣動性能的影響凸起和凹槽可引起干擾阻力，應盡量防止，假設必需求凸起和凹槽，那么應采取措施盡能夠減小其影響兩凸起、凹槽間隔越近，影響越大2023/12/27太原理工大學車輛工程系752.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系762.4汽車各部形狀氣動特性汽車內(nèi)部氣流對氣動性能的影響滿足冷卻、通風等需求，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時構(gòu)成的阻力內(nèi)部阻力取決于氣流進出口處氣流的速度、壓力、方向和流量，過大過小的進出口均不好2023/12/27太原理工大學車輛工程系77轎車在停車形狀下冷卻風扇運轉(zhuǎn)時前部的空氣流場轎車在高速行駛形狀下前部的空氣流場2023/12/27太原理工大學車輛工程系78冷卻氣流流過發(fā)動機艙各部位的表示圖序號氣流通過形式空氣阻力系數(shù)1沒有冷卻空氣（前部封閉）0.2262有冷卻空氣（下部無障礙流出）0.2543只從下部專門出口流出0.2444只從下部帶有窄的橫向通風槽流出0.2365只從側(cè)面帶有窄的橫向通風槽流出0.2356只從上部帶有窄的橫向通風槽流出0.223不同方式氣流流過冷卻系統(tǒng)后對汽車風阻系數(shù)的影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系79格柵外型的要素,好的空氣動力性

散熱器格柵2023/12/2780太原理工大學車輛工程系格柵外型的要素，差的空氣動力性散熱器格柵2023/12/2781太原理工大學車輛工程系2.4汽車各部形狀氣動特性通風系統(tǒng)設計進氣口設置在正壓力區(qū)，排氣口的設置負壓區(qū)2023/12/27太原理工大學車輛工程系822.4汽車各部形狀氣動特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系832.4汽車各部形狀氣動特性車輪旋轉(zhuǎn)對氣流的影響物體在流體中挪動并旋轉(zhuǎn)時，例如足球在流體中挪動時，會繞著經(jīng)過其質(zhì)心的軸旋轉(zhuǎn)。當球旋轉(zhuǎn)時會產(chǎn)生升力2023/12/27太原理工大學車輛工程系842.4汽車各部形狀氣動特性車輪滾動時普通應著氣流方向因此會產(chǎn)生一個升力車輪的旋轉(zhuǎn)還會使車輪上氣流的分別線前移物體在流體中挪動并旋轉(zhuǎn)時，因此會產(chǎn)生較大的阻力2023/12/27太原理工大學車輛工程系852.4汽車各部形狀氣動特性輪罩的阻撓可以減弱車輪對氣流的干擾，從而降低阻力但是，在輪罩中運動的車輪會對主氣流產(chǎn)生干擾輪胎的寬度有一個空氣阻力最小的值2023/12/27太原理工大學車輛工程系862.4汽車各部形狀氣動特性汽車尺寸與氣動特性的關系車長與氣動力的關系車廠越長阻力越小，較長可以使氣流在物體外表流動較平穩(wěn)，減少渦流的產(chǎn)生過長會長生摩擦阻力詳細可以參考P31圖2-31車寬與氣動阻力的關系車越寬，阻力越小過寬會增大正投影面積，增大阻力詳細可以參考P31圖2-32車高與氣動阻力的關系車越高，氣動阻力越大2023/12/27太原理工大學車輛工程系872.4汽車各部形狀氣動特性車高與氣動阻力的關系車越高，氣動阻力越大詳細可以參考P32圖2-33汽車的長、寬、高與氣動阻力關系參見P32圖2-342023/12/27太原理工大學車輛工程系88第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系89汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對最大車速的影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系90降低值是提高最大車速的關鍵汽車的升力汽車的牽引力最大車速升力系數(shù)不可大，對穩(wěn)定性不利2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車加速性的影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系91阻力功率發(fā)動機功率對時間t求導轎車的加速度與阻力系數(shù)有近似反比關系。減小空氣阻力和轎車的重力，都可以使轎車的加速才干提高。2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車燃油經(jīng)濟性的影響氣動阻力耗費的功率為2023/12/27太原理工大學車輛工程系92降低空氣阻力即可降低油耗；當高速行駛時，降低空氣阻力節(jié)油的效果更大2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動力矩對汽車穩(wěn)定性的影響氣動升力和俯仰力矩對操作穩(wěn)定性的影響降低前或后軸負荷，降低附著力，破壞操作穩(wěn)定性，嚴重時使汽車失去控制側(cè)向力及橫擺力矩對汽車穩(wěn)定性的影響側(cè)向力可以使汽車偏離行駛方向橫擺力矩假設位于質(zhì)心之前會使這種情況惡化橫擺力矩假設位于質(zhì)心之后會使減弱側(cè)風的影響，故汽車前部投影面積應盡量小，使氣壓中心接近后軸汽車側(cè)傾力矩對汽車穩(wěn)定性的影響會影響左右懸掛負荷，從而影響汽車的轉(zhuǎn)向特性2023/12/27太原理工大學車輛工程系93第二章講課提綱2023/12/27太原理工大學車輛工程系94汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形狀與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學根本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施2.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施氣動設計中心包括控制車身外表外形，調(diào)整拱高、迎角等，延遲或消除附面層分別和渦流的產(chǎn)生調(diào)整迎面和反面的傾角，使車頭、發(fā)動機罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，構(gòu)成平滑外表添加必要的空氣動力學附件，整理和引導氣流，改善車身周圍流場詳細措施主要有關注車頭部外型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2023/12/27太原理工大學車輛工程系952.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施中心包括光順車身外表外形，延遲或消除附面層分別和渦流的產(chǎn)生調(diào)整迎面和反面的傾角，使車頭、發(fā)動機罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，構(gòu)成平滑外表添加必要的空氣動力學附件，整理和引導氣流，改善車身周圍流場詳細措施主要有關注車頭部外型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2023/12/27太原理工大學車輛工程系962.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系972.6提高汽車空氣動力性能的措施保險杠應凸出過渡部分應圓滑過渡2023/12/27太原理工大學車輛工程系98車身各部件結(jié)合部應盡能夠圓滑過渡，防止氣流分別精心設計A柱及流水槽，盡能夠平滑過渡留意前風窗夾角，40度左右較好2023/12/27太原理工大學車輛工程系992.6提高汽車空氣動力性能的措施車前部側(cè)面投影不可過大，一面氣動中心過于靠前留意車身縱向外形，中間呈腰鼓形，且向后逐漸收縮較好，特別是車前部與車身過渡處要圓滑過渡2023/12/27太原理工大學車輛工程系1002.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長度尺寸2023/12/27太原理工大學車輛工程系1012.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長度尺寸2023/12/27太原理工大學車輛工程系1022.6提高汽車空氣動力性能的措施留意后部形狀，延緩氣流分別利用后擾流板，控制車后部渦流的構(gòu)成與開展，“整理〞不穩(wěn)定的渦流，推遲渦流產(chǎn)生或構(gòu)成一定方向的小渦流，以填充后窗后部的低壓區(qū)，削減前風窗和后窗后部分的壓力差。2023/12/27太原理工大學車輛工程系103具有后擾流板外形的后行李箱蓋外型頂蓋后緣導流板控制部分氣流2023/12/27太原理工大學車輛工程系1042023/12/27太原理工大學車輛工程系1052.6提高汽車空氣動力性能的措施保證車底部外形的最優(yōu)化防止車身凸起和凹槽2023/12/27太原理工大學車輛工程系106后視鏡后視鏡設計也要注重流線形2023/12/27太原理工大學車輛工程系107107門把手2023/12/27太原理工大學車輛工程系1082.6提高汽車空氣動力性能的措施安裝擾流安裝前阻風板2023/12/27太原理工大學車輛工程系1092.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1102.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1112.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1122.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1132.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1142.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1152.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1162.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1172.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1182.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1192.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1202.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系1212.6提高汽車空氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系122改善貨車氣動力性能的措施常見貨車CD值，P39表2-5貨車由于車身較長，，中間還能夠有間隙，因此受側(cè)風影響更大2023/12/27太原理工大學車輛工程系123改善貨車氣動力性能的措施改善貨車氣動性能的措施裝載貨物盡量接近車廂板前部2023/12/27太原理工大學車輛工程系124改善貨車氣動力性能的措施安裝適宜的整流罩〔防止過高、過低〕，減弱駕駛室渦流區(qū)，使氣流平順地流過車身2023/12/27太原理工大學車輛工程系125改善貨車氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系126改善貨車氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系127改善貨車氣動力性能的措施2023/12/27太原理工大學車輛工程系128車廂不能過高2023/12/27太原理工大學車輛工程系1292023/12/27太原理工大學車輛工程系130控制整流罩外形，降低阻力駕駛室應圓滑過渡，并適當控制駕駛室與車廂高度，延遲或消除氣流分別2023/12/27太原理工大學車輛工程系131在易出現(xiàn)氣流分理處安裝邊翼2023/12/27太原理工大學車輛工程系132設計時盡量保證駕駛室與車廂等寬盡量減少牽引車駕駛室和掛車〔包括車廂箱、貨箱〕之間的間隙在牽引車駕駛室和掛車之間的間隙間安裝隔離安裝，改善側(cè)風影響2023/12/27太原理工大學車輛工程系1332023/12/27太原理工大學車輛工程系1342023/12/27太原理工大學車輛工程系

2023/12/27太原理工大學車輛工程系

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