空气动力学二PPT课件.ppt

§4—2在造型上改善空气动力性能的措施在造型上改善空气动力性能的措施 一、总的原则一、总的原则 1．．降降低低高高静静压压区区的的气气压压，，升升高高低低静静压压区区的的气气压压以以减减小小形状阻力形状阻力2．延缓分离现象的出现，减小尾流区．延缓分离现象的出现，减小尾流区3．．负负迎迎角角的的造造型型，，减减少少底底部部进进气气量量，，疏疏导导底底部部气气流流以以减少升力减少升力4．．使使风风压压中中心心C·P位位于于质质心心C·G之之后后，，以以提提高高侧侧风风稳稳定性1•从50年代到70年代初，轿车的CD维持在0.4至0.6之间70年代能源危机后，各国都致力于降低CD ，现在的轿车CD一般在0.28至0.4之间 •为了减少CD ，现代轿车的外形一般用园滑流畅的曲线去消隐车身上的转折线前围与侧围、前围、侧围与发动机罩，后围与侧围等地方均采用园滑过渡，发动机罩向前下倾，车尾后箱盖短而高翘，后冀子板向后收缩，挡风玻璃采用大曲面玻璃，且与车顶园滑过渡，前风窗与水平面的夹角一般在25度－33度之间，侧窗与车身相平，前后灯具、门手把嵌入车体内，车身表面尽量光洁平滑，车底用平整的盖板盖住，降低整车高度等等 。

2轿车外部空间流谱轿车外部空间流谱3二、轿车各部位在造型改善空气动力性能的措施二、轿车各部位在造型改善空气动力性能的措施 （一）前部（一）前部 由于轿车的前部是高静压区，故在造型上应尽量使迎风气由于轿车的前部是高静压区，故在造型上应尽量使迎风气流能顺利地流过，不造成过高的静压，同时也要控制底部的流能顺利地流过，不造成过高的静压，同时也要控制底部的进气流量进气流量具体可从以下几方面考虑：具体可从以下几方面考虑：1、保险杠的形状和位置、保险杠的形状和位置 2、车头部外形的优化、车头部外形的优化 3、冷却空气入口的优化、冷却空气入口的优化 4车头造型对前部气动升力的影响车尾造型对后部气动升力的影响5轿车前部各细节表面流谱61、保险杠的形状和位置、保险杠的形状和位置1）形状）形状 a．断面形状以凸形较好，矩形较差．断面形状以凸形较好，矩形较差据富士重工对据富士重工对Sabaru轿车的试验数据表明凸形断面比矩形断面轿车的试验数据表明凸形断面比矩形断面CD下降下降⒈⒈4%，，CL下降下降⒈⒈6% b．．俯俯视视外外形形应应消消除除两两边边的的棱棱角角，，修修饰饰端端头头形形状状以以求求与与车车身形状相匹配，并尽量消除其与车身的间隙。

身形状相匹配，并尽量消除其与车身的间隙 2）位置）位置 应尽量前伸保险杠前端靠近车身时迎面气流急剧应尽量前伸保险杠前端靠近车身时迎面气流急剧转折，易产生涡流区，而向前凸伸，能使气流平顺地流向转折，易产生涡流区，而向前凸伸，能使气流平顺地流向发动机罩发动机罩 据据Sabaru轿车的对比试验数据表明，保险杠向前凸伸可使轿车的对比试验数据表明，保险杠向前凸伸可使CD下降下降⒈⒈5%，，CL下降下降⒉⒉8%72、车头部外形的优化、车头部外形的优化82、车头部外形的优化、车头部外形的优化1））散散热热器器面面罩罩及及前前照照灯灯处处应应低低矮矮、、后后倾倾、、圆圆化化包包括括侧侧视视图图和和俯俯视视图图两两个个方方向向的的圆圆化化，，在在侧侧视视图图上上该该处处与与发发动动机机罩罩的的转转折折交交接接处处要要圆圆滑滑过渡，在俯视图上看两边向后以较大的曲率收敛）过渡，在俯视图上看两边向后以较大的曲率收敛）同时，发动机罩前端低矮同时，发动机罩前端低矮这两处有机地结合起来能有效的减小高压区的压力，抑制涡流的产生，使气这两处有机地结合起来能有效的减小高压区的压力，抑制涡流的产生，使气流平滑地从上部和两侧流过，对于降低流平滑地从上部和两侧流过，对于降低CD和和CL都有好处。

都有好处91961年BMW 15001968年年 BMW 2500101975年年BMW 3系列系列111989年年 BMW 850i具有明显的楔型造型特点具有明显的楔型造型特点1213奥迪A6车头部俯视14Porsche Carrera GT15Benz CLKBenz S43016凌志LS430172））车车头头下下部部设设置置阻阻流板流板其其主主要要作作用用是是减减少少进进入入底底部部的的气气流流量量，，还还能能使使底底部部气气流流顺顺利利地地流流向向尾尾部部或或侧侧面面，，升升高高其其流流速速，，这这样样可可使使升力系数升力系数CL下降虽虽然然阻阻流流板板本本身身会会增增加加一一些些阻阻力力，，但但若若设设置置得得当当，，能能使使总总的的CD下下降降，，其其下下降降值值大大大大超超过过其其本本身身所所增增加加的的值值关关键键是是阻阻流流板板的的长长度度、、位位置置、、倾倾角角是是因因车车身身的的造造型型而而异异，，须须经经风风洞洞试试验来优选验来优选18LamborghiniCala19Jaguar XJ2000的前阻流板象两颗虎牙20BMW M521WINGS WEST - CIVIC‘s（（FORD））22 Mercedes SL 500 2324252627在比赛场上装上前扰流板283）冷却空气入口的优化）冷却空气入口的优化 冷却空气入口的位置、形状、面积要选择恰当，还应将车身前冷却空气入口的位置、形状、面积要选择恰当，还应将车身前端各处缝隙封闭起来，使迎面气流集中地从散热器罩的开口端各处缝隙封闭起来，使迎面气流集中地从散热器罩的开口处流如发动机舱。

并且在散热器罩与水箱之间设置专门的通处流如发动机舱并且在散热器罩与水箱之间设置专门的通道，控制进气的流向，确保散热器取得恰好所须的空气量道，控制进气的流向，确保散热器取得恰好所须的空气量这样既能提高冷却效率又能减少前部的涡流这样既能提高冷却效率又能减少前部的涡流 291 1、加大前、后风窗倾角、加大前、后风窗倾角ΦΦ1 1ΦΦ2 2在在保保证证驾驾驶驶操操作作、、视视野野、、乘乘坐坐安安全全的的前前提提下下，，加加大大前前风风窗窗倾倾角角有有利利于于减减小小空空气气阻阻力力一一般般Φ1取取55°~65°后后风风窗倾角窗倾角Φ2对于舱背式车身来说，一般为对于舱背式车身来说，一般为45°~65°，但在，但在60°附近附近CD有个峰值，故应避免取有个峰值，故应避免取60°左右2、增大风窗玻璃法向曲率能使再附着点增大风窗玻璃法向曲率能使再附着点R下移下移3 3、前、后柱的圆滑化、前、后柱的圆滑化4 4、玻璃表面与周围平滑化、玻璃表面与周围平滑化风窗玻璃表面与顶盖、左右前柱之间的阶差要尽可能地小，以利于气流平顺地流过风窗玻璃表面与顶盖、左右前柱之间的阶差要尽可能地小，以利于气流平顺地流过6 6、最大横截面尽量往后、最大横截面尽量往后7 7、侧面平齐光滑、侧面平齐光滑5 5、俯视车身中部在轴距间鼓腰、俯视车身中部在轴距间鼓腰车身中部最宽，逐渐向前部收敛并在转角处圆滑过渡，后翼子板也向尾部收敛并圆滑转角，俯视总体呈现腰鼓车身中部最宽，逐渐向前部收敛并在转角处圆滑过渡，后翼子板也向尾部收敛并圆滑转角，俯视总体呈现腰鼓形。

拱起的量用凸起部的弦高形拱起的量用凸起部的弦高ah与轴距与轴距L之比来表示之比来表示二）中部（二）中部30发动机罩与前风窗斜度对CD的影响31Honda Accord32发动机罩与前风窗凹处的涡系发动机罩与前风窗凹处的涡系33Sciber-Rylski的油膜法试的油膜法试验，表明加大验，表明加大φ角能使发角能使发动机罩上的分离点动机罩上的分离点S后移，后移，即气流延迟分离；又能使即气流延迟分离；又能使风窗玻璃上的再附着点风窗玻璃上的再附着点R下移，即分离后又提前再下移，即分离后又提前再附着从而缩小了涡流区从而缩小了涡流区34车身侧面下部表面由翼子板和车车身侧面下部表面由翼子板和车门外板组成，一般除了轮孔以外门外板组成，一般除了轮孔以外基本上是平齐光顺的基本上是平齐光顺的侧面上部由支柱和车门窗组成侧面上部由支柱和车门窗组成各表面间存在着阶差，如果各表面间存在着阶差，如果A柱柱上还有突伸的流水槽，则由此产上还有突伸的流水槽，则由此产生的涡流区域很大应尽量减小生的涡流区域很大应尽量减小此阶差35侧壁外鼓尺寸对CD的影响顶盖上鼓尺寸对CD的影响36（三）后部•采用防止附面层气流过早分离的缓慢收缩尾部37后风窗斜度对CD的影响方背式快背式38注释：•关于快背式临界后窗倾角，早期试验表明φ在30º附近CD出现峰值，如VW、GM都得到了同样的结论。

但近年来的一些研究表明，以上说法并非普遍现象， CD只有在0º或90º时是增大的•措施：措施：•对快背式造型，采用带尾锥度的几何造型可避免临界角的出现39最佳车尾高度40实例: VW-Passat车后风窗斜度后后行李箱盖的高度对CD的影响41后体横向收缩对CD的影响（四）侧围（四）侧围侧围后部做成向内收缩型42车身底部高度对CD的影响车身底部纵倾角对CD的影响（五）底部（五）底部使底部尽量平整光滑1 对要求高的采用整流板将底部凸出物掩盖起来2 在满足使用性前提下，尽量减小地隙43车身底板纵曲率对CD的影响44a) 后扰流器起作用b) 后扰流器不起作用45后扰流器的形状和位置对CD的影响46后扰流器对表面压强的影响47汽车最优化设计过程48轿车空气动力学造型示例49１９５８年火鸟１９５８年火鸟Ⅲ型型从侧面看，它非常像是一架小型飞机，机头、机翼、驾驶舱（双座）都是克隆自飞机造型 50１９９１１９９１ 年通用ＨＸ３混合动力车年通用ＨＸ３混合动力车 51１９９２年通用Ｕｌｔｒａｌｉｔｅ１９９２年通用Ｕｌｔｒａｌｉｔｅ 52。