汽车空气动力学
汽车空气动力学设计
风洞实验可以提供精确的测量数据，如车辆阻力、气动升力和气动稳定性等，为汽 车设计提供重要的参考依据。
车辆阻力测试
车辆阻力测试是评估汽车空气动 力学性能的重要指标之一，它反 映了汽车在行驶过程中受到的空
气阻力大小。
噪，提高驾驶舒适性和安全性。
03
节能环保
随着能源和环境问题的日益严重，低能耗、低排放的汽车已成为发展趋
势。良好的空气动力学设计有助于提高汽车的燃油经济性，减少排放，
符合节能环保的要求。
汽车空气动力学的发展历程
初期发展
早期的汽车设计主要依靠经验和试错法进行，没有系统的空气动力学研究。
快速发展期
随着流体力学和计算技术的发展，汽车空气动力学逐渐成为一个独立的学科领域。流线型 车身设计、尾翼等空气动力学部件开始出现。
总结词
提高运营效率
详细描述
城市客车的空气动力学设计主要目标是提高运营效率。通过流线型车身设计、减少车身 附件和优化底盘高度，可以降低风阻和提升行驶稳定性。此外，合理的进气口和排气口 设计也有助于提高客车的散热性能和减少噪音，从而提高城市客车的运营效率和乘客舒
适度。
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现代发展
现代汽车空气动力学研究更加深入和精细化，涉及到数值模拟、风洞试验和实车测试等多 种手段。同时，随着电动汽车的兴起，空气动力学与热管理之间的联系也更加紧密。
02
汽车空气动力学原理
伯努利定律
• 伯努利定律：流体的速度越大，其静压越小；反之，流体的速 度越小，其静压越大。在汽车设计中，可以利用伯努利定律来 控制车头的进气和车尾的排气，以优化汽车的空气动力学性能。
车辆空气动力学
车辆空气动力学车辆空气动力学是指车辆行驶时空气对车辆的影响和作用的学科。
空气动力学在汽车设计中起着至关重要的作用，它涉及到车辆的气动外形设计、空气阻力、升力、气流优化等方面，直接影响到车辆的性能、稳定性和燃油经济性。
车辆在行驶过程中，空气对车辆的影响主要表现为空气阻力和升力。
空气阻力是车辆行驶时空气对车辆前进方向施加的阻力，直接影响到车辆的速度和燃油消耗。
为了降低空气阻力，汽车设计师需要通过合理设计车身外形、减小车身侧面积、降低车身下压力等方式来优化车辆的空气动力学性能。
除了空气阻力，车辆在高速行驶时还会受到空气的升力影响。
升力会使车辆在高速行驶时产生不稳定的飘移现象，降低车辆的操控性和行驶稳定性。
为了减小升力，汽车设计师需要通过设计合理的车身下压力装置、增加车身稳定性等措施来改善车辆的空气动力学性能。
在汽车设计中，空气动力学设计是一个复杂而重要的领域。
设计师需要考虑车辆的外形、车身结构、进气口、排气口等因素，以确保车辆在高速行驶时具有良好的空气动力学性能。
通过使用计算流体力学（CFD）等工具，设计师可以模拟车辆在不同速度下的空气流动情况，优化车辆的空气动力学性能。
除了影响车辆性能和燃油经济性外，空气动力学还可以影响到车辆的外观设计。
许多现代汽车设计都采用了流线型的外形设计，以降低空气阻力和减小升力，提高车辆的性能和稳定性。
流线型的外形设计不仅具有美观的外观，也是对空气动力学原理的有效运用。
总的来说，车辆空气动力学是汽车设计中不可忽视的重要领域。
通过优化车辆的空气动力学性能，可以提高车辆的性能、稳定性和燃油经济性，为驾驶员提供更加安全和舒适的驾驶体验。
未来随着科技的不断发展，空气动力学在汽车设计中的作用将变得更加重要，为汽车工业的发展带来新的机遇和挑战。
汽车空气动力学
(3-12)
在其它因素不变情况下，具有最大驱动力 Ftmax时，可以 获得最高车速，由式(3-12) 1 得： 2
Va max Ft max Gf 1 A(C X C Z ) 2
v 附面层内有速度梯度 ，所以产生有粘性 y
切应力τ ，摩擦阻力直接与气流底层y=0处的 v y 速度梯度 大小有关，如今y=0处的粘 性切应力为τ 0:
y 0
v 0 y y 0
(3-3)
在标准状况下（一个大气压，15°C）， 空气动力粘度η =1.7894×10-5N· s／㎡。尽管 空气动力粘度系数很小，但由于附面层的厚度 很小，附面层内的速度梯度很大，所以附面层 内产生的切应力和摩擦力不能忽略。由于附面 层外的速度梯度较小，在那里我们可以不考虑 空气的粘性作用而把它看成为理想流体。
1 V2 A 2
2 b
A
图 3-4 汽车的诱导阻力
式中，b为汽车宽度，A为汽车正投影面积。
3.2.4
干扰阻力
它是车身外面的凸起物例如后视镜、流水 槽、导流板、挡泥板、天线、门把手、底盘下 面凸出零部件所造成的阻力，占总阻力的14%。
3.2.5
内循环阻力
它是指为了发动机冷却和乘坐舱内换气而 引起空气气流通过车身的内部构造所产生的阻 力，它占总阻力12%。
(3-11)
上式中，前一项为滚动阻力公式，它与车速成正 比；后一项为气动阻力功率，它与车速的三次方 成正比。
对于一般轿车来说，当车速Va=65km/h时， 滚动阻力功率等于气动阻力功率；当车速再大 时，气动阻力功率迅速上升，往往大于滚动阻 力功率。可见，当汽车在高速公路上行使时， 降低气动阻力很有现实意义。 3.3.3 气动阻力与最高车速的关系 如果汽车在水平路面上作等速行使，驱动 力全部用来克服滚动阻力和气动阻力，即：
汽车空气动力学(1)
由图可知，当车速为（60－80）km/h 时气动阻力 与滚动阻力相当；当车速为160 km/h 后，气动阻 力是滚动阻力的 2－3倍。
气动阻力
2、汽动阻力所耗功率 克服气动阻力所需的功率来源于发动机，发动机 所做的功有相当大一部分用来克服气动阻力。不 同
5）蜂窝器与阻尼网：蜂窝器 的作用时将大漩涡变 成小漩涡并对气流进行导向。 阻尼网是降低气流的紊流度，安装在收缩段的前面 6）气流的回路，可是扩散形 7）动力系统：风扇、反扭导流片、整流罩、动力 机、机械传动系统 8）坐标架：固定模型、安装各种实验仪器
3、汽车风洞试验主要研究的问题： 1）研究汽车空气动力特性：汽车的气动阻力特性 和操纵稳定性；汽车上的力及力矩 2）通过汽车表面的压力分布与流场性能分析，研 究汽车各部位的流场。 3）发动机冷却气流的进气和排气特性。 4）驾驶室内的通风、取暖及噪声特性
(4)、敞开喷口式、半敞开喷口式、封闭喷口式 试验段被围墙封闭，气流与围墙接触的风洞称为闭 式风洞。试验段局部有围墙，仍存在壁面效应的风 洞称为半敞式。试验段无墙壁风洞称开式风洞，无 壁面效应的影响。
(5)、按试验段尺寸分类 微型低速风洞：试验段尺寸几十毫米 小型低速风洞：试验段尺寸1 — 1.5 m 中型低速风洞：试验段尺寸2 — 4 m 大型低速风洞：试验段尺寸8 m以上 (6)、按试验段出口断面面积S和最大Vmax风速分类 A组：S＝1.5 — 6m2 Vmax=20 —70 m/s 这种风洞主 要用于汽车模型的空气的试验。 B组：S＝10 — 22m2 Vmax=33 —57 m/s这种风洞用于 小型汽车实车的空气动力试验
车重
1 2
Vmax
Fmax − Gf = 1 ρ A(CD − 2CL f ) 2
车辆空气动力学 力和力矩
车辆空气动力学力和力矩（实用版）目录1.车辆空气动力学的基本概念2.力和力矩的定义及其在车辆空气动力学中的应用3.车辆空气动力学中的主要力和力矩4.力和力矩对车辆性能的影响5.结论正文一、车辆空气动力学的基本概念车辆空气动力学是研究车辆在行驶过程中，空气对车辆产生的各种力和力矩的影响以及车辆对空气的影响的学科。
在车辆设计、行驶性能优化和车辆安全等方面，车辆空气动力学具有重要的实际意义。
二、力和力矩的定义及其在车辆空气动力学中的应用力是物体之间相互作用的结果，用以描述物体受到的外部作用。
力矩则是力对物体产生旋转效果的度量，用以描述力对物体产生的转动效应。
在车辆空气动力学中，力和力矩是分析空气对车辆产生影响的基础。
三、车辆空气动力学中的主要力和力矩1.空气阻力：空气对车辆前进方向产生的阻碍力，与车辆的速度、形状和密度等因素有关。
2.侧风力：侧风对车辆产生的横向力，可能导致车辆侧滑或翻车。
3.升力：车辆底部的气流对车辆产生的向上的力，影响车辆的稳定性和燃油经济性。
4.下压力：车辆上方的气流对车辆产生的向下的力，与车辆的形状和速度等因素有关。
四、力和力矩对车辆性能的影响1.空气阻力会影响车辆的燃油经济性和最高速度，增加空气动力学设计可以降低空气阻力，提高燃油经济性。
2.侧风力会影响车辆的行驶稳定性，车辆应具备一定的侧风稳定性能，以保证在侧风作用下仍能保持稳定行驶。
3.升力和下压力会影响车辆的稳定性和操控性能，合理的空气动力学设计可以提高车辆的稳定性和操控性能。
五、结论车辆空气动力学中的力和力矩对车辆的性能和安全具有重要影响。
空气动力学总结
汽车空气动力学总结第一章绪言一、何谓汽车空气动力学：以流体力学和空气动力学的基本原理、基本方法，分析汽车绕流汽车时的速度场、压强场，来研究作用在汽车上的气动力、气动力矩及其对汽车造型和性能影响的一门学科。
二、研究内容：1•气动力和气动力矩2.流场3.内部设备的冷却4. 散热通风和空调三、促使汽车空气动力学迅速发展的几个重要原因1.实用车速的提高2.石油危机价格暴涨3.市场竞争日趋激烈，促使各汽车厂家注重汽车性能。
四、汽车设计外形的要素1.机械工程要素：满足构件的布局，易于制造，方便维修。
2.人体工程要素：保证乘员乘坐舒适，上下方便，视野广阔，安全。
3.流体力学要素：满足流体力学方面的要求。
4.商品学要素。
五、小轿车外形的演变1、箱型汽车2、甲虫型汽车3、船型汽车4、鱼型汽车5、楔型汽车6 、未来型汽车各种型号汽车的特点六、货车和客车的造型问题第二章空气动力学基本原理大多数问题在流体力学中都有所设计，不在作详细论述，重要问题：从空气动力学的观点考察作用在汽车上的气动力和气动力矩1、摩擦阻力以边界层反映出的摩擦阻力2、压差阻力形成的原因3、诱导阻力分析诱导阻力形成的原因4、汽车坐标系的建立第三章空气动力对汽车性能的影响一、牵引力必须克服的各种阻力1、气动阻力X二C x 1W2A22、滚动阻力X R=(G -Y)f R忽略Y则X R=Gf3、爬行阻力X c G sin -4、加速阻力X A」ag汽车在水平无风的路面上等速行驶时，总阻力只有滚动阻力和气动阻力12A Gf由前述知，气动阻力系数下降，燃油消耗率下降。
第四章小轿车的气动造型一、 小轿车表面气流的流动情况1、 以阶梯背为例进行分析各部位的流动情况阻力总阻力气动阻力滚动阻力― vN e总阻力气动阻力二、 功率和车速的关系1、 气动阻力消耗的功率和车速的三次方成正比2、滚动阻力近似和速度的一次方成正比 三、气动力和最大车速的关系r T max 一Gf R 行 書 ]TA(C x -C y f R )由上式知：气动阻力系数下降，最大速度增大。
汽车空气动力学性能分析
汽车空气动力学性能分析随着汽车的普及，汽车安全和性能也成为消费者关注的重要问题。
汽车空气动力学性能是指在行驶过程中汽车受到空气阻力的大小和变化规律，它是汽车性能中最基本的一个方面。
了解汽车的空气动力学性能可以帮助我们更好地了解汽车的性能和安全。
一、汽车空气动力学性能的原理汽车在行驶过程中，空气会对汽车产生阻力，这种阻力称为空气阻力。
汽车空气动力学性能的分析就是研究空气阻力的大小和变化规律。
空气阻力的大小与气流的速度、密度、粘性、形状以及流向等因素有关。
汽车在行驶过程中，前方的气流会受到汽车遮挡，产生空气压力，而这种压力会对汽车产生阻力，直接影响汽车的速度、加速度和燃油消耗等方面的性能。
二、汽车空气动力学性能分析的方法有多种方法可以对汽车的空气动力学性能进行分析，其中比较常见的有风洞试验和数值模拟两种方法。
1. 风洞试验风洞试验是通过在实验室中重建汽车行驶时的气流环境，通过测量气流的流速、密度等参数来分析汽车在行驶过程中受到的空气阻力。
风洞试验的优点是可以更精确地模拟汽车行驶时的空气环境，否则就需要在实际路面上进行测试，成本高且不便于控制变量。
2. 数值模拟数值模拟是通过计算机模拟整个汽车行驶过程中的空气动力学过程，从而分析汽车受到的空气阻力。
数值模拟的优点是可以更方便地对不同的因素进行分析，优化设计；缺点是需要消耗大量的计算资源和时间。
三、汽车空气动力学性能的优化汽车制造商可以根据汽车的空气动力学性能分析结果，对汽车的外形进行优化。
经过优化设计，汽车可以减少空气阻力，提高速度和燃油效率。
汽车空气动力学性能对车辆运动性和油耗有重要影响。
为了提高汽车的油耗性能，汽车外观设计不断优化。
1. 减小风阻力减小车身面积、改善车身型线是减小风阻力的常用方法。
如改善W222 S级的车身线条，设计更近似于水滴的外形，通过调整底部的空气入口与排气孔位置和大小，以及调整后行灯的设计，降低了大约14%的风阻。
2. 优化空气流通优化加油口、调整前大灯等与空气流通国界完成的部件也是减小风阻力的有效方法。
车辆空气动力学
车辆空气动力学
车辆空气动力学是研究汽车在行驶过程中受到的空气力学影响的学科。
它主要涉及到汽车的空气阻力、升力、侧向力等方面。
首先，我们来谈谈汽车的空气阻力。
当汽车行驶时，空气会与汽车表
面发生摩擦，从而产生阻力。
这种阻力被称为风阻力或者空气阻力。
它是影响汽车行驶速度和燃油消耗的重要因素之一。
为了减少空气阻力，现代汽车设计中采用了各种手段，如改善流线型外观、增加负压
区域等。
其次，升力也是一个重要的问题。
在高速行驶时，汽车底部受到下方
流体的作用会产生负压区域，而顶部则会出现正压区域。
这种情况容
易导致汽车失去稳定性并造成危险。
因此，在设计过程中需要考虑增
加底部负压区域以提高稳定性。
最后，侧向力也是一个需要考虑的问题。
当风从侧面吹来时，会对汽
车产生侧向推力。
这种推力容易导致汽车失去平衡并产生侧翻等危险。
为了减少侧向力的影响，现代汽车设计中采用了各种手段，如增加侧
面风防护板、增加悬挂系统的稳定性等。
总之，车辆空气动力学是汽车设计中不可忽视的一个方面。
通过优化
设计可以减少空气阻力、提高稳定性和安全性，从而提高汽车的性能和效率。
空气动力学
第1章汽车空气动力学概念：汽车空气动力学是研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各性能影响的一门科学。
汽车空气动力学重要性：1、汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性；2、在确定汽车外形初步方案阶段，就需对汽车的空气动力性进行估计，在进行汽车造型设计和确定汽车的样式时，应当综合考虑美学造型和气学造型，在实验样车进行结构设计和试制之前，应先解决空气动力学特性问题，并在全尺寸模型上进行验证。
否则很难，甚至不可能预言汽车的性能和一般道路特性。
汽车空气动力学研究对象：实验研究、理论分析、数值计算三者关系：实验研究、理论分析、数值计算这三种计算方法各有利弊、相辅相成。
实验研究是理论分析和数值计算的基础，并用来检验理论结果的正确性和可靠性，不论理论分析和数值计算发展的如何完善其作用都是不可替代的；理论分析能指导实验和数值计算，使它们更加富有成效，并且可以把部分实验结果推广到一整类没有做过实验的现象中去，它在大量的实验基础上，归纳和总结出响应的规律，同时通过理论自身的发展反过来指导实验，并为数值计算提供理论模型；数值计算可以弥补实验研究和理论分析的不足，这样相互作用，共同促进汽车空气动力学的发展。
汽车空气动力学研究内容：1、气动力及其对汽车性能影响；2、流场与表面压强；3、发动机和制动器的冷却特性；4、通风、采暖和制冷；5、汽车空气动力学专题研究。
汽车空气动力学发展阶段：一、速度的追求；二、汽车空气动力学的发展时期：1、基本型时期：（a原始型阶段；b基本型阶段）2、流行性时期（a长尾流线型阶段；b短尾流线型阶段）3、最优化时期（a细部最优化阶段；b整体最优化阶段）汽车空气动力学发展趋势：1、气动造型与美学造型完美结合；2、强调车身整体曲面光顺平滑；3、以低阻形体开发的整体气动造型与低车身高度；4、空气动力学附加和装置与整体造型协调融合；5、车身表面无附件化；6、充分利用后出风口隔栅及发动机排放改善后尾流状况；7、楔形造型基础上的具有最佳弯曲线的贝壳型。
车辆空气动力学
车辆空气动力学
车辆空气动力学是指车辆在行驶过程中，由于空气对车辆表面的影响而产生的力学现象。
在汽车设计中，空气动力学是一个至关重要的领域，它直接影响着汽车的性能、燃油效率和稳定性。
车辆空气动力学在汽车设计中起着至关重要的作用。
通过合理设计车辆外形和流线型，可以降低车辆的气动阻力，提高车辆的燃油效率。
同时，减小气动阻力还可以提高车辆的稳定性和行驶性能，使驾驶更加舒适和安全。
因此，汽车制造商在设计新车型时都会对车辆的空气动力学性能进行深入研究和优化。
空气动力学对汽车性能有着直接影响。
汽车在高速行驶时，空气阻力会变得更加显著，影响车辆的加速性能和最高速度。
通过优化车辆外形和流线型，可以减小气动阻力，提高车辆的动力性能，使汽车更具竞争力。
此外，空气动力学还可以影响汽车的稳定性和操控性，对于高速行驶和紧急制动有着重要作用。
再者，空气动力学还对汽车的燃油效率有着重要影响。
车辆在行驶过程中，空气阻力会消耗部分车辆的动力，导致燃油消耗增加。
通过优化车辆外形和减小气动阻力，可以降低车辆的燃油消耗，提高燃油效率。
这不仅有利于减少能源消耗，还可以降低汽车运行成本，对于环境保护和可持续发展具有重要意义。
总的来说，车辆空气动力学是汽车设计中一个至关重要的领域，它
直接影响着汽车的性能、燃油效率和稳定性。
通过优化车辆外形和流线型，可以降低气动阻力，提高车辆的性能和燃油效率。
汽车制造商在设计新车型时都会对车辆的空气动力学性能进行深入研究和优化，以确保汽车具有更好的性能和经济性。
因此，空气动力学对于汽车行业的发展具有重要意义，也是未来汽车设计的重要方向之一。
汽车空气动力学
重庆大学汽车系汽车空气动力学汽车空气动力学前言车身的空气动力学设计是车身设计的重要内容。
的能量克服空气阻力；的能量克服空气阻力；轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别30%，燃油消耗相差达12%以上。
前言三、空气动力学对汽车性能的影响Land Speed VehicleLand Speed Vehicle Land Speed VehicleLand Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed VehicleLand Speed Vehicle Land Speed VehicleLand Speed Vehicle前言汽车空气动力学第一章空气动力学基础知识第一章空气动力学基础知识常数），有第二节流体力学基础第二节流体力学基础吹纸条:球浮气流：发动机化油器喉管第二节流体力学基础第一章空气动力学基础知识在无粘性气流中，所受合力为零。
在粘性气流中，所受合力不为零。
第三节空气的粘滞性和气流分离现象的气流先停止流动，进而反向流动，形成涡流区，将继续流动的气流与第三节空气的粘滞性和气流分离现象三、气流分离现象在物体背流面，流束的扩展受到尾流区的限制，使流束截面较比迎流面小，其压力较迎流面低。
而尾流区的压力与相邻流体压力接近。
这就使物体压差阻力”的作用。
只有在逆压梯度条件下才会产生分离。
逆压梯度越大，越易分离。
三、气流分离现象第一章空气动力学基础知识表示为与动压力、迎风面积成正比的形式：是表征汽车空气动力特性的重要指标，它主要取决于汽车外形，也与第一章空气动力学基础知识第五节汽车空气动力与空气动力矩Al Al2汽车空气动力学C d 总值：0.45A—形状阻力(C d =0.262)；B—干扰阻力(C d =0.064)；C—形状阻力(C d =0.053)；D—形状阻力(C d =0.031)；E—形状阻力(C d =0.040)。
汽车空气动力学术语和定义
汽车空气动力学术语和定义一、前言汽车空气动力学是汽车工程领域中的一个重要分支，它主要研究汽车在空气中运动时所受到的各种力和阻力以及这些力和阻力对汽车性能和行驶安全的影响。
本文将介绍汽车空气动力学术语及其定义，以帮助读者更好地了解和掌握这一领域的知识。
二、基本概念1. 气动力（Aerodynamic force）指空气对运动物体产生的作用力，包括阻力、升力、侧向力等。
2. 阻力（Drag）指空气对运动物体前进方向上产生的阻碍作用，是影响汽车行驶稳定性和燃油经济性的主要因素之一。
3. 升力（Lift）指空气对运动物体垂直方向上产生的提升作用，例如飞机在起飞时所受到的升力就是由于机翼形状产生了该方向上的压强差而形成。
4. 侧向力（Side force）指空气对运动物体横向产生的推挤作用，例如赛车在高速弯道中所受到的侧向力就是由于车身和空气之间的相互作用而产生的。
5. 气动力系数（Aerodynamic coefficient）指气动力与运动物体表面积、速度、密度等参数的关系，通常用来描述汽车在空气中运动时所受到的各种力和阻力。
三、流场特性1. 空气流场（Airflow）指空气在汽车周围形成的一种流动状态，其特性包括速度、压强、密度等。
2. 空气流量（Airflow rate）指单位时间内通过某个截面的空气体积，通常用来描述汽车所需进入发动机燃烧室的空气量。
3. 湍流（Turbulence）指空气流场中存在的一种不规则且随机变化的运动状态，其特征包括涡旋、涡街等。
4. 压强分布（Pressure distribution）指汽车表面上各点处所受到的压强大小及其分布情况，通常用来描述汽车在不同速度下所受到的各种气动力。
四、汽车外形设计1. 空气阻力系数（Drag coefficient）指汽车在运动时所受到阻力与空气密度和前截面积的比值，是衡量汽车空气动力性能的重要指标之一。
2. 空气动力学外形设计（Aerodynamic design）指在保证汽车外形美观和车内舒适性的前提下，通过优化车身线条和尾部设计等方式来降低汽车的空气阻力系数和提高燃油经济性。
车辆空气动力学
车辆空气动力学车辆空气动力学是研究车辆在空气中行驶时所受到的力学现象的学科。
它主要涉及到车辆在高速行驶时所面临的空气阻力、升力以及操纵性等问题。
这些因素对于车辆的燃油经济性、安全性以及性能都有着重要的影响。
一、空气阻力空气阻力是车辆在行驶过程中所要克服的主要力之一。
当车辆行驶在高速情况下，空气分子对车辆运动的阻碍会导致空气阻力的产生。
空气阻力的大小与车辆的形状、车身的前后端流线型以及车速等因素有关。
一般来说，车辆的空气阻力随着速度的增加而增大。
为了减小空气阻力，车辆的外形设计通常会采用流线型的设计，使得空气在车辆表面上的流动更为顺畅。
二、升力除了空气阻力外，车辆行驶中还会受到升力的作用。
升力是指车辆在行驶过程中由于车身产生的气流而受到的上升力。
当车辆的速度较高时，车身底部的气流由于速度较快而产生低压区域，而车顶部的气流则相对较慢，形成高压区域。
这种气流的不对称性会使得车辆产生一个向上的升力。
升力的大小与车辆的速度、车身的形状以及空气的密度等因素有关。
为了减小升力的影响，车辆的设计通常会采用一些辅助性的装置，如扰流板、车顶尾翼等来改善车身的气流分布。
三、操纵性车辆的操纵性也是车辆空气动力学中一个重要的问题。
当车辆行驶时，空气动力学力对车辆的操纵性有着直接的影响。
空气动力学力会改变车辆的稳定性、制动性以及悬挂系统的工作状态。
例如，在高速行驶时，空气动力学力对车辆的稳定性有着重要的影响。
车辆的稳定性是指车辆在行驶过程中保持平衡的能力，这直接关系到行车的安全性。
因此，在车辆设计中，需要考虑空气动力学因素对车辆操纵性的影响，并采取相应的措施来提高车辆的操纵性能。
综上所述，车辆空气动力学是一个重要的学科，它研究了车辆在空气中行驶时所面临的阻力、升力以及操纵性等问题。
这些问题对车辆的性能和安全性有着重要的影响。
因此，在车辆设计和制造过程中，需要充分考虑车辆空气动力学因素，以提高车辆的性能和安全性。
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用
汽车空气动力学原理及其在设计中的应用汽车空气动力学是研究汽车在运动过程中与空气之间相互作用的科学。
它涉及到车辆的流体力学、气动设计、空气阻力等方面的知识。
本文将介绍汽车空气动力学的基本原理，并探讨其在汽车设计中的应用。
一、汽车空气动力学的基本原理1. 空气阻力在汽车行驶的过程中，车辆与周围空气之间会产生阻力。
这种阻力随着车速的增加而增大，称为空气阻力。
空气阻力是影响汽车速度和燃油经济性的重要因素。
2. 升力和下压力除了空气阻力，汽车在行驶中还会产生升力和下压力。
升力使得车辆产生抬升的趋势，会影响行车的稳定性。
而下压力则会将车辆压低，增加接触地面的力量，提高操控性和行驶稳定性。
3. 尾流和气流分离车辆在行驶中，空气会沿着车辆表面形成尾流。
尾流的合理设计能够减小空气阻力，并且对后续车辆的性能也有影响。
此外，当车辆速度较高时，空气可能会在车身某些区域分离，导致气动失稳的现象。
二、汽车空气动力学在设计中的应用1. 外形设计汽车的外形设计直接影响空气动力学性能。
合理的外形设计可以降低空气阻力，提高燃油经济性，同时保持较低的风噪和振动。
通过采用流线型车身设计、减小车辆的投影面积和边缘曲率，可以降低空气阻力系数。
2. 风洞试验风洞试验是研究汽车空气动力学性能的重要手段。
通过在风洞中模拟车辆行驶的环境，可以测量空气动力学参数（如空气阻力、升力、下压力等）以及流场分布情况。
这些数据可以用于优化车辆设计，提高行驶稳定性和能效。
3. 尾流管理尾流对后续车辆的影响不容忽视。
通过设计后部扩散器、尾翼等装置，可以减小尾流对后车的阻力影响，提高行车安全性和经济性。
4. 空气动力学仿真借助计算流体力学（CFD）技术，可以进行空气动力学仿真，预测车辆在各种工况下的气动性能。
这种方法可以快速获取车辆的空气动力学特性，辅助设计优化，减少试验成本和时间。
5. 轮胎气动学车辆行驶时，轮胎与路面之间的气流也会对车辆性能产生影响。
通过优化轮胎的花纹和刚度，可以减小轮胎气动噪声，提高车辆的操控性和舒适性。
车辆空气动力学 力和力矩
车辆空气动力学力和力矩摘要：一、车辆空气动力学概述二、车辆空气动力学中的力和力矩1.阻力2.升力3.侧向力4.力矩三、车辆空气动力学在汽车设计中的应用四、优化车辆空气动力学性能的方法五、结论正文：【一、车辆空气动力学概述】车辆空气动力学是研究车辆在空气中运动时，空气对车辆产生的力和力矩的影响的一门科学。
空气动力学在车辆设计和发展中起着至关重要的作用，对于提高车辆性能、降低能耗和减少污染等方面具有重要意义。
【二、车辆空气动力学中的力和力矩】1.阻力阻力是车辆行驶过程中最常见的空气动力学力。
阻力的大小与车辆的速度、形状和表面粗糙度等因素有关。
降低阻力可以提高车辆的燃油效率和行驶速度。
2.升力升力是车辆空气动力学中的另一个重要力。
升力的大小与车辆的形状、尺寸和速度等因素有关。
升力有助于车辆在地面上保持稳定，对于高速行驶和曲线行驶具有重要意义。
3.侧向力侧向力是由于车辆在行驶过程中，空气对其侧面的压力差产生的。
侧向力会影响车辆的操控性能，如稳定性、转向响应等。
4.力矩力矩是由于车辆空气动力学特性产生的力在车辆上的分布不均匀造成的。
力矩会导致车辆产生转动，影响车辆的稳定性和操控性能。
【三、车辆空气动力学在汽车设计中的应用】汽车设计师们在设计过程中，需要充分考虑车辆空气动力学特性，以提高汽车的性能和舒适性。
通过优化车身造型、降低空气阻力、提高升力等手段，实现对车辆空气动力学性能的改善。
【四、优化车辆空气动力学性能的方法】1.优化车身造型：降低车身表面的粗糙度，采用流线型设计，以减小空气阻力。
2.增加车轮负压区：通过设计车轮负压区，提高车轮的气动性能，降低阻力。
3.车身覆盖件设计：采用覆盖件来减小车身间的气流间隙，降低空气阻力。
4.采用空气动力学套件：在车辆的外部增加空气动力学套件，如前唇、侧裙等，以改善车辆的空气动力学性能。
【五、结论】车辆空气动力学在汽车设计和开发中具有重要意义。
通过了解空气动力学原理，设计师们可以有效地降低车辆的阻力和力矩，提高升力，从而提升车辆的性能和舒适性。
汽车空气动力学的论述与研究
汽车空气动力学的研究旨在提高汽车的燃油经济性、减少空气阻力、增强汽车的安全性能 等方面，具有重要的实际应用价值。
研究方法与成果
本书通过对汽车空气动力学的基本理论、数值模拟和实验研究等方法，对汽车空气动力学 的基本概念、原理和计算方法进行了系统性的论述，同时给出了大量的研究实例和成果。
未来研究方向与展望
研究方向
技术发展
未来汽车空气动力学的研究将更加注 重数值模拟和实验研究的结合，深入 研究汽车空气动力学的细节，进一步 提高汽车的燃油经济性、减少空气阻 力、增强汽车的安全性能等方面。
随着计算机技术和数值计算方法的发 展，未来的汽车空气动力学研究将更 加注重数值模拟方法的研究和应用， 以更加准确地模拟和预测汽车在空气 中的运动性能。
3
提高燃油效率
通过优化车身形状和结构，减少空气阻力，可 以提高汽车的燃油效率。
汽车空气动力学的发展历程
早期发展
早期的汽车空气动力学研究主要集中在形状设计上，例如流线型车身的设计。然而，由于 缺乏精确的计算和实验设备，这些设计往往不够科学和实用。
科学方法的引入
随着计算机技术和实验设备的发展，人们开始采用科学方法对汽车空气动力学进行研究。 数值模拟和风洞实验成为研究汽车空气动力学的重要手段。
在汽车造型设计中，汽车前部、后部、侧面和 底部的设计都与汽车空气动力学密切相关。
性能提升与优化
汽车空气动力学的研究可以帮助提升汽车的性能， 包括加速性能、制动性能和行驶稳定性等。
通过优化车身周围的气流特性，可以降低汽车行驶 过程中的阻力、升力和侧向力，提高汽车的燃油经
济性和行驶稳定性。
在性能提升与优化方面，汽车空气动力学的研究 可以帮助汽车制造商提高产品的竞争力。
汽车空气动力学知识点
第一章绪论引言：利用视频、图片介绍什么是空气动力学？空气动力学的在航空、航天、火车、汽车、建筑、体育运动方面的应用1.1 汽车空气动力学的重要性1.1.1 汽车空气动力学的作用及重要性汽车空气动力学是研究空气与汽车相对运动时的现象和作用规律的一门科学。
汽车空气动力学特性对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性、安全性和舒适性都有重要的影响。
1.1.2汽车空气动力学的研究方法实验研究：理论分析和数值计算的基础，并用来检验理论结果的正确性和可靠性；理论分析：能指导实验和数值计算，它在大量实验基础上，归纳和总结出相应的规律，同时通过理论自身的发展反过来指导实验，并为数值计算提供理论模型；数值计算：可以弥补实验研究和理论分析的不足。
1.1.3 汽车空气动力学的研究内容1.气动力及其对汽车性能的影响2.流场与表面压强3.发动机和制动器的冷却特性4.通风、采暖和制冷5.汽车空气动力学专题研究（例如改善雨水流径、减少表面尘土污染、降低气动噪声、侧向风稳定性以及刮水器上浮等专题研究）1.2 汽车空气动力学的发展人们在对汽车陆地速度的追求中，无论汽车外形怎么变化，它的发展始终贯穿着汽车空气动力学这根脉络。
1.2.1汽车空气动力学的四个发展阶段（1）基本形造型阶段基本形是人们直接将水流和气流中的合理外形应用到汽车上。
这个阶段的主要特点是已经开始从完整的车身来考虑空气动力学问题，并且较明确的将航空空气动力学的研究成果运用于汽车车身。
相对于马车来说，这个阶段汽车的气动阻力系数明显改善。
但是仍然没有认识到地面效应的影响，而且造型实用型不强，没有获得广泛应用。
（2）流线形造型阶段特点：地面效应已被人们所认识。
人们用空气动力学观点指导汽车造型，试图降低气动阻力，并获得了可观的进展。
同时，开始对内流阻力及操纵稳定性有了认识。
（3）细部最优化阶段汽车设计应首先服从汽车工程的需要，即首先要充分保证总布置、安全、舒适性和制造工艺的要求，并在保证造型风格的前提下，进行外形设计，然后对形体细部(如圆角半径、曲面弧度、斜度及扰流器等)逐步或同时进行修改，控制以及防止气流分离现象的发生，以降低阻力，称为“细部优化法”（4）整体最优化阶段首先确定一个符合总布置要求的理想的低阻形体，在其发展成实用化汽车的每一设计步骤中，都应严格保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离，这种设计方法称为形体最佳化法。
5.汽车车身结构与设计-空气动力学
3、汽车行驶时受到的气动力和力矩
3.2 气动力矩
气动力的三个分力转化到汽车的质心上，则气动力矩如下： 纵倾力矩又称附仰力矩(使汽车抬头为正)Ｍy
M y Fx Zc Fz X c pq S (Cd Zc Cz X c ) pq SLCMy
横摆力矩（使汽车右偏为正）Ｍz
M yz Fy X c pq SLCMz
6、汽车的空气动力稳定性
• 汽车运动时因自然风、转弯、让车、超车等原因会使汽 车受到侧向力的作用；
• 汽车的侧向力产生横摆力矩和侧倾力矩，严重时会使汽 车因稳定性恶化而造成事故。
• 汽车的行驶稳定性主要表现为横摆运动的稳定性。
6.1汽车风压中心位置
汽车风压中心的位置对稳定性的影响较大
• 当风压中心靠近前轴时，容易失稳：横摆力矩使汽车绕Z轴顺时针转 动，即顺侧向风转动进而增强侧向力的作用；
典型轿车发动机室内部的流谱
4.1空气阻力与最大车速的关系
• 在水平路面上作匀速行驶的汽车，牵引力与滚动阻力及空气阻力相
平衡，即：
Ft
(G Fz )
f
1 2
CD
v2
S
•
最大车速为： vmax
Ft max G f
1 2
S
(CD
Cz
f
)
当Ftmax和G一定时，减小空气阻力系数CD、提高升力系数Cz可使最大 车速提高。但是提高Cz会降低牵引力，且会影响汽车的操纵稳定性，因 此降低CD值是关键。
7、汽车周围的流谱
7.1汽车前部的流谱
• 主要影响因素：
– 发动机罩和风窗玻璃间夹角γ ：夹角越大，风窗玻璃上的附着点 R越靠上，发动机罩上的分离点S越则靠前。
汽车空气动力学重点
汽车空气动力学重点第一章绪论1. 空气动力学的研究方法1实验研究2理论分析3数值计算2. 汽车流场包括和内部流场车身外部流场3. 气动阻力增加，加速能力下降。
当汽车达到最大车速时，加速度的值就瞬低为零4. 消耗于气动阻力的功率TD A C P ηρ23a u =，功率与速度3次方、阻力与速度2次方成正比5. 汽车空气动力特性对操纵稳定性的影响：1.升力和纵倾力矩都将减小汽车的附着力，从而使转向轮失去转向力，使驱动轮失去牵引力，影响汽车的操纵稳定性，质量轻的汽车，特别是重心靠后的汽车，对前轮胜利越敏感。
2.为提高汽车的方向稳定性，要减小侧向力，使侧向力的作用点移向车身后方6. 汽车空气动力学发展的历史阶段答：（1）基本形状化造型阶段（2）流线形化造型阶段：①杰瑞提出“最小阻力的外形是以流线形的一半构成的车身”‘只有消除尾部的分离，才能降低阻力’；②雷提出：短粗的尾部与长尾相比，仅使气动阻力系数有较小的升高，1934年起，雷提出的粗大后尾端的形状逐渐发展为快背式。
③康姆提出，对大阻力的带棱角的车型，气动阻力系数随横摆角的增加变化很小，而对于流线型汽车，随着横摆角变化，阻力系数有很大变化，即地租汽车侧风稳定性差、。
（3）车身细部优化阶段：汽车空气动力学设计的原则是首先进行外形设计，然后对形体细部逐步或同时进行修改，控制以及防止气流的分离现象发生以降低附着力，成为细部优化法（4）汽车造型的整体优化阶段：整体优化法设计的原则是首先确定一个符合总部制要求的理想的低阻形体，在其发展成实用化汽车的每一设计步骤中，都应严格的保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离，称之为形体最佳化第二章汽车空气动力学概述7. 气动升力及纵倾力矩：1.由于汽车车身上部和下部气流的流速不同，使车身上部和下部形成压力差，从而产生升力。
作用于汽车上的升力将减小轮胎对地面的压力，使轮胎附着力和侧偏刚度降低，影响汽车的操纵稳定性。
2.车身底部外形对升力系数影响很大，故不能仅根据侧面形状来分析汽车空气动力特性8. 侧向力及横摆力矩：1.侧向力和横摆力矩都影响汽车的行驶稳定性，在非对称气流中，横摆力矩有使汽车绕垂直轴转动的趋势。
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a) 后扰流器起作用
b) 后扰流器不起作用
后扰流器的形状和位置对CD的影响
车头产生负生力的原理
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
后扰流器对表面压强的影响
2.5 分离现象与涡流
图所示是物体表面各部位的速度梯度的情况。从a到最 大截面d空气流速逐渐增加，而流过最大截面后，流 速又逐渐减少。由于空气附面层的粘性，e、f、g的流 速已不可能与c、b、a的流速对称，而是更慢，在k处 就使得某微层的速度为零，k以下的微层发生倒流现象， 产生涡流。
分离和涡流耗费能量，使阻力增大。
轿车空气动力学研究内容
2.1 空气动力学基本概念
“流场”——空气动力学中，把流经物体的气流的属性， 如速度v，压强p，密度 等，表示为空间坐标(x,y,z)和时 间t的函数, 如v=v(x,y,z,t)、p=p(x,y,z,t)、 x, y, z, t 分别 称为速度场，压强场和密度场，统称为“流场”。随时间 变化的流场，称究气流的运动，在气流中引人一条假 想的曲线，它任何一点切线的方向都与该时刻气流质点速 度向量的方向相同。流线所给出的，是在同一瞬时，线上 各气流质点运动方向的图形。 “流谱”——在某一瞬时的流场中，许多流线的集合，可 通过流谱来描述气体流动的全貌。
侧壁外鼓尺寸对CD的影响
顶盖上鼓尺寸对CD的影响
后风窗斜度对CD的影响
最佳车尾高度
实例: VW-Passat车后风窗斜度后后行李箱盖的高度对CD的影响
后体横向收缩对CD的影响
车身低部高度对CD的影响
车身低部纵倾角对CD的影响
车身底板纵曲率对CD的影响
前扰流板高度、位置和倾角对气动阻力的影响
2.4 伯努利方程式
根据伯努利原理，气流静压强p与动压强pq之和 为常数。
2.4 附面层
理论上假设空气是非粘滞性的，而实 际上空气具有粘滞性，即当其相对于 表面运动时会产生内摩擦作用。与物 体表面接触的气体将受到该表面的阻 滞使相对速度变为零。邻近该表面的 空气层也被粘滞摩擦力所阻滞，其相 对于表面的运动速度也随与表面的距 离而变化。当与表面的距离超过一定 数值时，空气粒子的运动已不受粘滞 性的影响，其速度与外部气流速度相 等。因此，围绕着运动物体的一个相 对薄的空气层内，气流速度有着急剧 的变化，存在着速度梯度。该气流层 称为附面层，又称为边界层。
基本原则：
1、降低高静压区气体静压，升高低静压区的气体静压；
2、延缓分离现象； 3、负迎角造型，疏导底部气流； 4、使风压中心位于汽车质心之后。
造型上改善空气动力性能的措施
1、汽车前部 使迎面气流顺畅的流过：车头部前端低矮，后倾圆化，保险
杠位置前伸，端面呈凸字形，拐角圆滑，俯视图呈半圆形；
控制底部气流量：设置阻流板；
水平断面上向后收缩，减少低压面积，收缩前先外突，使 气流加速；
尾部设置扰流板； 利用出风口加速气流。
造型上改善空气动力性能的措施
3、汽车底部 汽车底板尾部向上翘起一个角度，以疏导底部气流，可降 低升力系数； 汽车地板应向两侧面略为翘起，使底部气流流向侧面。
实际应用
较成功的整体气动造型轿车
2.2 前提假设
①车速小于360km/h ，空气不受压缩，即空气密 度不变； ②外层空气（远离物体表面）为无粘滞性的理想 气体； ③相对运动等效：把汽车看成静止的，空气绕汽 车周围流动。
2.3 流体流动的连续性
由于流体流动的连续性，并且流体又不可压缩， 因而在相同的时间内流过前后两个截面的流体质 量应相同，即流速v与截面积A的乘积不变： v*A=常数
1、形状阻力 又称表面压差阻力，是由汽车前部的正压力和车身后 部的负压力的压力差而产生的。是气动阻力的主要部 分。汽车车身各个表面的形状及其交接处的转折方式 是影响形状阻力的主耍因素约占60%；
无粘流绕二元圆柱的流动
粘流绕二元圆柱的流动
车身表面压强分布特性
4、汽车气动阻力的组成
2、摩擦阻力 它是由于空气的粘滞性在车身表面所产生的摩擦力， 其数值取决于车身表面的面积和光滑程度，约占气动 阻力的9％左右。 3、诱导阻力 它是气动升力所产生的纵向水平分力，一般约占气动 阻力的5％～7％。要减小诱导阻力，就应设法减小升 力；
典型轿车发动机室内部的流谱
5、汽车的气动升力
汽车的气动升力垂直于汽车的运动方向，即垂直于地面。升力 向上为正，向下为负。气动升力对汽车是有害的，必须尽可能 设法减小。因为它会降低轮胎的附着力从而影响汽车的驱动性、 操纵性和稳定性。
6、汽车的空气动力稳定性
主要表现为横摆运动的稳定性：
造型上改善空气动力性能的措施
边界条件气流速度为零
气流速度V
边界条件出 口压力p
边界条件气流速度为零
边界条件气流速度为零
参数设置：气流属性＼大气环境参数＼迭代参数等
汽车最优化设计过程
车头边角对CD的影响
车头流线型式对CD的影响
车头下缘突起对CD的影响
发动机罩与前风窗斜度对CD的影响
轿车A立柱外形对阻力系数CD的影响
汽车表面的附面层
发动机罩与前风窗凹处的涡系
3、汽车行驶时受到的气动力和力矩
3.1 气动力
将整个汽车外表面上压力合成而得到作用在汽车上的 合力，称为气动力F。合力在汽车上的作用点称为风 压中心，记作C.P。气动力F与气流速度的平方，迎风 面积S以及车身形状系数ＣＦ成正比，即：
式中，迎风面积S为汽车正面投影面积，又 称参考面积，ＣＦ与车身形状有关。
横摆力矩Ｍz
M y Fy X c pq SLCMz
侧倾力矩Ｍx
M x Fy Z c pq SLCMx
Xc、Ｚc——风压中心到质心距离； Ｌ——为特征长度，一般指轴距。
气动力和气动力矩
4、汽车气动阻力的组成
汽车的阻力系数Ｃd可以定义作用在迎风面积上的平均 压力Fx /S与基准动压的比值，是一个无因次量，与汽 车尺寸无关，仅仅取决于形状。 汽车的气动阻力由五部分组成：
冷却空气入口处的优化：设置在正压区。
造型上改善空气动力性能的措施
2、汽车中部
前后风窗倾角增大；
增大风窗玻璃法向曲率；
前、后柱圆化；
风窗玻璃表面与周围平滑，采用粘贴法安装玻璃； 俯视图中部鼓腰； 最大横截面尽可能后移； 侧面平滑
造型上改善空气动力性能的措施
3、汽车后部 纵断面上采用快背式；
汽车空气动力学
空气动力学基础
1、汽车空气动力学研究的主要内容:
①汽车行驶中的气动力和力矩,主要研究怎样使汽车具有较小 的气动阻力,以减少油耗,怎样使汽车具有较小的升力、侧向力 和横摆力矩，以保证良好的稳定性； ②汽车表面及周围的流谱和局部流场的研究，以分析作用在 汽车上的气动力机理，有利于改善汽车表面雨水流的路径， 减少尘土堆积、风噪声和面板振颤； ③发动机和制动装置的空气冷却问题，目的是减少冷却通路 和散热器的内部空气阻力，提高冷却效果； ④汽车内部的自然通风和换气问题，研究车身进出风口的合 理布置，车内进出风量、风速、风路，使汽车具有良好的通 风和换气性能，保证舒适性。
迎风面积的定义
3、汽车行驶时受到的气动力和力矩
气动力分量：Ｆx气动阻力、Ｆy侧向分力、Ｆz气动升力。
相应的阻力系数Ｃd、侧力 系数Ｃy、升力系数Ｃz
3、汽车行驶时受到的气动力和力矩
3.2 气动力矩
气动力的三个分力转化到汽车的质心上，则气动力矩如下： 纵倾力矩又称附仰力矩Ｍy
M y Fx Z c Fz X c pq S (Cd Z c C z X c ) pq SLCMy
4、汽车气动阻力的组成
4、干扰阻力 又称附件阻力，是由暴露在汽车外部的各种附件引起 气流相互干扰而形成的阻力。这些附件包括后视镜、 门把手、雨刷、流水槽、前牌照、照明灯、前保险杠 以及天线和装饰物等。它约占气动阻力的15％左右； 5、内部阻力 又称内循环阻力，是由冷却发动机等的气流和车内通 风气流而形成的阻力，约占气动阻力的10～13%。