空气阻力与汽车外形.ppt

压力阻力压力阻力（法向力）（法向力）摩擦阻力摩擦阻力（切向力）（切向力）形状阻力形状阻力内循环阻力内循环阻力诱导阻力诱导阻力干挠阻力干挠阻力汽车行驶汽车行驶空气作用空气作用空气阻力空气阻力第三讲 空气阻力与汽车外形（1）压力阻力（占（占91％）％）  作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力上的分力形状阻力形状阻力58%干挠阻力干挠阻力14%内循环阻力内循环阻力12%诱导阻力诱导阻力7%摩擦阻力摩擦阻力9% 取决于车身主体形状取决于车身主体形状1）形状阻力形状阻力分析产生了压差阻力产生了压差阻力  由于流经车顶的由于流经车顶的气流速度大于流经气流速度大于流经车底的气流速度，车底的气流速度，使得车底的空气压使得车底的空气压力大于车顶，从而力大于车顶，从而空气作用在车身上空气作用在车身上的垂直方向的压力的垂直方向的压力形成压差，这就是形成压差，这就是空气升力后视镜后视镜  车身表面的凸起物引起的阻力车身表面的凸起物引起的阻力 2）干扰阻力后视镜后视镜 后视镜设计后视镜设计也要注重流线形也要注重流线形后视镜后视镜 后视镜后视镜 门把手门把手  满足冷却、通风等需要，使空气流满足冷却、通风等需要，使空气流经车体内部时构成的阻力。

经车体内部时构成的阻力3）内循环阻力4）诱导阻力 空气升力在水平方向的投影空气升力在水平方向的投影诱导阻力分析思考思考夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？ 打开天窗换气时，天窗上打开天窗换气时，天窗上方的压力低于车内的压力方的压力低于车内的压力2）摩擦阻力（（9％）％）  由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力由于空气粘性作用在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力在行驶方向的分力CD—空气阻力系数；空气阻力系数；A—迎风面积；迎风面积；ur—相对速度；相对速度；ρ—空气密度空气密度第二节第二节 汽车的驱动力与行驶阻力汽车的驱动力与行驶阻力空气阻力的计算空气阻力的计算发动机盖应向前下倾发动机盖应向前下倾（4）减小CD值的措施1）车身前部 面与面交接处的棱角应为圆柱状面与面交接处的棱角应为圆柱状过渡不理想过渡不理想 面与面交接处的棱角应为圆柱状面与面交接处的棱角应为圆柱状 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车顶圆滑过渡。

且与车顶圆滑过渡 调整迎面和背面的倾斜角度，使车头、前窗、后窗等处造调整迎面和背面的倾斜角度，使车头、前窗、后窗等处造型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生越野车很难做到越野车很难做到 风窗玻璃应尽可能风窗玻璃应尽可能“躺平躺平”，且与车顶圆滑过渡且与车顶圆滑过渡 尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物减少凸起物，形成平滑表面，如门把手改为凹式结构，刮水器改为减少凸起物，形成平滑表面，如门把手改为凹式结构，刮水器改为内藏式，车身侧面的窗玻璃与窗框齐平，玻璃表面和车身整体表面内藏式，车身侧面的窗玻璃与窗框齐平，玻璃表面和车身整体表面平滑 在保险杠下面，应安装合适的扰流板在保险杠下面，应安装合适的扰流板 车轮盖应与轮胎相平车轮盖应与轮胎相平思考：思考：F1方程式赛车为什么不用车轮盖？方程式赛车为什么不用车轮盖？  整个车身应向前倾整个车身应向前倾1°～～2°2）整车 水平投影应为腰鼓形水平投影应为腰鼓形 后端稍稍收缩，前端呈半圆形后端稍稍收缩，前端呈半圆形光顺车身表面曲线形状，消除或延迟空气涡流的产生。

 最好采用舱背式或直背式最好采用舱背式或直背式3）汽车后部如图所示，在车辆迎风面积A相同的条件下，不同流速气流经过车身表面后获得的后端分离横截面面积Aa有很大的不同增设空气动力附件，整理和引导气流流向，如增增设空气动力附件，整理和引导气流流向，如增设前阻流板、后扰流板或气流导向槽等设前阻流板、后扰流板或气流导向槽等最新设计的车身形状常采取以下措施： (1)尽量压低车身前端，使之成楔形，同时尾部肥厚向上翘以产生负迎角 (2) 车身前部设阻风板,后面设后扰流板,使后面翘起来 应安装后扰流板应安装后扰流板  当车速超过当车速超过120km/h，尾翼会自动升高，尾翼会自动升高160mm，，为车身增为车身增加加30％％的下压力；在车速低于的下压力；在车速低于80km/h，尾翼又会自动降低尾翼又会自动降低 应安装后扰流板应安装后扰流板 应安装后扰流板应安装后扰流板 应安装后扰流板应安装后扰流板 应安装后扰流板应安装后扰流板 若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些若用折背式，则行李箱盖板至地面距离应高些，长度要短些。

 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构 后面应采用鸭尾式结构后面应采用鸭尾式结构  所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑所有零件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部的盖板盖住底部4）车身底部底部比较凌乱底部比较凌乱底部比较凌乱底部比较凌乱 仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道仔细选择进风口与出风口的位置，精心设计内部风道5）发动机冷却通风系统冷冷却却前前制制动动器器冷冷却却前前制制动动器器冷冷却却发发动动机机和和制制动动器器冷冷却却后后制制动动器器和和润润滑滑系系统统冷冷却却发发动动机机和和前前制制动动器器冷冷却却后后制制动动器器为发动机提供充足的空气为发动机提供充足的空气什么是超级跑车？什么是超级跑车？  限量生产、价格高昂、动力强劲（限量生产、价格高昂、动力强劲（3.5L以上、以上、8缸以上）缸以上）、起步快（、起步快（0～～100km/h时间在时间在5s以内）、技术超群、车身以内）、技术超群、车身自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等自重轻（采用碳纤维或轻质合金材料）、外观超前等  形象的描述：形象的描述：外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人外观鲜亮，让人爱得要死；加速时令人皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇皮肤绷紧、汗毛直竖，让人吓得要死；数量奇少，价格奇高，让人想得要死。

高，让人想得要死思考：对于轿车和超级跑车思考：对于轿车和超级跑车，，哪种车型的空气阻力系数更哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？大？为什么？三种超级跑车三种超级跑车兰博基尼兰博基尼法拉利法拉利保时捷保时捷答案答案  由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，由于尾翼的影响、发动机和制动器通风冷却的需要，超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车超级跑车的空气阻力系数一般会大于普通轿车兰博基尼跑车兰博基尼跑车  在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，在冷却通风口关闭且扰流板摆平时，CD值为值为0.33；展；展开时，开时，CD值为值为0.36思考：对于轿车和超级跑车思考：对于轿车和超级跑车，，哪种车型的空气阻力系数更哪种车型的空气阻力系数更大？为什么？大？为什么？减小减小CD值要遵循的要点总结如下：值要遵循的要点总结如下：未来轿车的外形未来轿车的外形导流板导流板 6）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室）货车和半挂车的空气阻力也很重要，不少货车驾驶室上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油上已装用导流板等装置，以减小空气阻力、节省燃油车型车型空气阻力系数空气阻力系数CD 帕萨特帕萨特0.28 奥迪奥迪A40.28 现代现代0.29 奔驰奔驰C级级0.26 奔驰奔驰S级级0.27 保时捷保时捷0.31 陆虎览胜陆虎览胜0.38一些常见车型的空气阻力系数一些常见车型的空气阻力系数以下图形（表）列出了各时期典型轿车外形和其相应的平均气动阻力系数的变化。

倾斜气流对空气阻力的影响汽车空气动力学试验 汽车空气动力学中许多有用的参数是由试验获得，因为汽车周围的气流场非常复杂，受到地面的影响，还有许多其它力同时从外部作用于汽车上，所以不得不借助于试验及试验数据的分析和推理来得到一些经验公式以指导实践 汽车空气动力学试验分室内和室外两种 室内试验一般是把汽车或汽车模型置于能模拟汽车行驶中流场的管状试验场中，用巨型风扇造成所需的汽车气流的相对速度，测定各种气动力和气动力矩的一种试验装置，这种装置称为风洞 有无大型风洞也是衡量一个汽车企业的实力和开发能力的标志，现在世界上有大小汽车风洞31个，甚至有的厂家拥有两个风洞，如德国大众汽车公司，瑞典volvo公司和意大利Fiat公司流场可视化技术：如烟流法、丝线法、油流法、荧光微线法等 空气动力学的室外试验是把实车在室外试验场上进行空气阻力系数的测定和研究横风对汽车的作用 结束。