F1方程式赛车的空气动力学课件.doc
f1空气动力学
f1空气动力学f1空气动力学F-1赛车风驰电掣的速度，能在5秒之内瞬间加速到200km/h以上，最大过弯侧向加速可达4个G，极速最高超过350km/h，这样高的速度与过弯能力，除了需要优异的悬吊设置来让轮带尽可能的保持与跑道路面接触之外，也需要足够的下压力来产生足够的摩擦力，否则空有强大的马力，在过弯时将无从发挥，因此空气动力学设计的优劣已成为今日F 1决胜的关键之一。
空气动力学的工程师们在风洞中实现他们的空力艺术，由功能强大的设计计算机所产生的3D模拟，并在大型的风洞中不断的测试。
F1车队每年都会花上300万美元到1500万美元不等的风洞操作经费来验证空气动力学组件的效率。
空气动力学效率就是下压力和空气拖放阻力的比例。
目标就是要获得最大的抓地力，和最小的拖放阻力。
下压力是空气动力学上垂直方向的向下压力总合，这些力量是由前鼻翼和后尾翼所产生，用来把赛车压在地面上，下压力越大，赛车在跑道上的抓地力就越大。
理论上，由前后翼产生的可怕力量，可以让一部F-1赛车抵抗地心引力，让600公斤重的F1赛车在隧道的天花板上倒吊著跑，因为赛车可以产生超过车身重量数倍的下压力。
要让F-1赛车那样高速的过弯，那么必须把车底、车顶以及车身周围的气流引导到完美的境界！关键的前后翼影响F1赛车空力稳定性的最重要因素是前鼻翼，这是决定通过车身上方、下方和其他如散热器、后尾翼气流的比例和方向的关键性组件。
除了分流前方的空气之外，前鼻翼在操控上也扮演重要的角色，那就是产生下压力来将前轮压在地面上。
尾翼是F-1赛车外观上重要的一部份，尾翼的组合被当前的比赛规则限制在只能有三片。
透过调整前后翼的设置，车队可以控制赛车的抓地力来配合不同的赛道特性及底盘本身所产生的定值的下压力。
理论上，翼面角度越陡，产生的空气动力学的拖放阻力越大，车速提高时对车辆产生的下压力越大。
同时，陡峭的翼面设置会降低赛车的速度表现以及增加油耗。
F-1赛车空气力学的最高境界就是『平衡』。
F1赛车中的空气动力学分析
间的函数。一般来说，对于一般的流体学问题，需要将N－S方程
结合质量守恒，能量守恒、势力学方程以及介质的材料性质，一 同求解。由于其复杂性，通常只有通过给定边界条件下，通过计 算机才可求解。
4.在空气动力学中什么是地面效应？
A:严格来讲，地面效应的概念只适用于在高速空气动力学。飞机 的翼尖涡流是这一理念被引入的主要原因。当飞机机翼进入
2.F1赛车中的空气动力学（二）
3.F1赛车中的空气动力学（三）
4.F1赛车中的空气动力学（四）
5.F1赛事中的高科技(一)神奇的橡胶
6.F1赛事中的高科技(二)制动技术的实用化
必答:
1.为什么雨滴形状的风阻系数最小？
A:因为水滴可以自由变形，如果风阻大的话，受力的部位会变形，最终 变到风阻最小的形状就不再变形了。
使用偏软的配方也会使轮胎磨损得很快。只要观察一下赛道上的主赛车 线，就可以发现大量残留 下来的橡胶颗粒（对于高速行驶的赛车而言， 这些颗粒的撞击力相当于子弹）。所有的轮胎在高温下可以维持不错的 工作状态。F1使用的是开槽的轮胎，通常在90℃～1ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ0℃之间达到最佳工 作温度。为了维持胎温，轮胎内填充的不是普通的空气而是特殊的低密 度的含氮气体混合物，这样可以在同样温度下尽可能地减小胎压，同时 也可以比普通的空气更久地维持胎压。
高速状态时，其下表面的高压气流往往会越界翻滚到机翼上表面
扰乱低压气流，从而形成诱导阻力。降低机翼的升阻比，导致机
翼效率大降。而当飞机近地飞行时，由于与地面之前的空间更为
有限，机翼下部的气流层便会 更加的平稳，从而扰乱翼尖涡流。
在没有翼尖涡流的情况下，机翼的攻角能变得更为接近理论水平
，因此便使飞机更有效率。这就是地面效应真正的作用。同时很
揭秘F1赛车科技(三)：空气动力学及TC系统
【知识贴】揭秘F1赛车科技（三）：空气动力学及TC系统1楼一、空气动力学现代F1赛车就像是一架贴地飞行的战斗机，只不过它的“机翼”产生的力是向下的。
随着技术的完善，空气动力学已经成为车队最后可以竞争的领域之一，这也是为什么各支车队每年要花费几百万到数千万美元在空气动力学套件的研发上，所以空气动力学可谓是赛事制胜的法宝。
简单的空气动力模型虽然空气动力学是非常复杂的工程，但是工程师们考虑的问题其实只有两个：一、增加下压力，让赛车紧抓地面，这样可以以更高的速度过弯；二、减小阻力，通过减小气流扰动产生的阻力以提高赛车在直道的速度。
因为增加下压力的同时会产生风阻，所以两个看似矛盾方向的平衡点，正是制胜的关键。
F1车队开始研究空气动力学始于上世纪60年代末期，但是它的原理早在莱特兄弟的飞机上天之前就已经由伯努利发现了。
当气流以不同的速度通过一个机翼的上下表面，就会产生压强差，为了平衡这种压强差，机翼就会向压强小的一面运动。
我们只要让气流通过的两个翼面的长度不一样，就可以产生速度差，进而产生我们需要的升力，或者对于F1来说的下压力。
F1就像是倒过来的机翼，现代F1赛车可以产生3.5倍于自身重量的下压力，简单的说，就是只要达到一定的速度，这些赛车都可以贴在天花板上开而不掉下来。
理论上说合适的设计可以产生非常高的下压力，但是过高的下压力所带来的高速会让车手的身体无法承受，而导致一些事故的发生，从七十年代开始，定风翼的位置、大小、角度等逐步被限制，从而限制车速的提高。
但是F1车队的工程师很快找到了产生下压力的新方法，那就是七十年代莲花车队曾在Brabham BT46B赛车上使用的地效应底盘，这种底盘就是在车后安装一个巨大的风扇，然后把车底部的空气全部抽走产生几乎真空的环境，让大气压把赛车紧紧压在地面上。
这辆赛车只参加过一站比赛，它的巨大优势让国际汽联马上禁止了这种设计。
地效应底盘的莲花F1赛车现在的F1赛车底盘主要靠车底的侧裙和后部的扩散器来达到相似的效果：底盘周围的侧裙对空气扰流可以产生气坝，气坝阻止了周围的空气进入底盘下部，而扩散器可以加速车底的空气离开，等于抽走了车底的空气而在底盘与地面之间生成了一个超低压区，由此可以产生巨大的下压力。
F1赛车的空气动力学原理
F1赛车的空气动力学原理怎样运用空气动力学的原理使F1赛车的速度发挥到极致的水平如何才能设计一个简单的风洞有哪些简单模型可以测试下压力与阻力虽然一级方程式赛车是一种高速汽车，但在机械概念上却较接近喷射机，而非家庭房车。
它们巨大的双翼不但具用商业广告牌的作用，同时还可以产生至关重要的「下压力」。
这种空气动力会使流经汽车上方的气流将车身向下压，使车子紧贴在车道上。
相反地，飞机则是利用巨大的双翼产生「上升力」。
将车身压在车道上可使轮胎获得更大的抓地力，进而在弯道时产生更快的加速度。
由于一般普通房车没有下压力，因此甚至无法产生1G(一个重力单位)转弯力。
一级方程式赛车能产生4个G的转弯力。
在时速230公里时的状况下，F1赛车上方气流产生的下压力足以使它在隧道里沿着隧道的顶部行走。
在设计当今一级方程式赛车的过程中，扮演重要角色的空气动力学家正面临着一个基本的挑战：如何在产生下压力的同时不增加空气阻力。
这正是汽车必须克服的问题。
在汽车空气动力设计的过程中，风洞扮演着重要的角色。
进行风洞实验时，通常先制作一半体积的模型，而风洞就像一个巨大的吹风机，将空气吹向静止的模型。
虽然这个吹风机的价格非常昂贵，但美洲虎车队仍然编列四千九百万美元的预算，将在该车队新建的银石(Silverstone)工厂建造一个风洞。
空气动力可以根据不同赛车场的特征而调整。
较直的跑道需要较低的下压力设定值，如此可减少阻力，并且有助于赛车提高极速。
较曲折的车道需要较高的下压力设定值，如此可令赛车的极速降低。
例如，在曲折的霍根海姆车道上，赛车很难达到300km/h的速度，但在蒙扎车道上，车速可以超过350km/h。
部现代的F1赛车与一架飞机有许多共通之处，就如它与一辆普通汽车的相通处一样多。
空气动力学已成这项运动成功的关键所在，因此各个车队每年要在这个环节的研发上花费几千万美圆。
空气动力学设计师有两个基本的任务：一是如何获得下压力，来帮助是赛车轮胎抓住赛道并提升转向力；二是把因气流和启动引起的使赛车减慢的阻力减到最小。
《空气动力学》课件
1
喷管内的空气动力学基础
2
探索喷管中的气流加速和压力变化，为喷
气发动机和火箭的设计提供基础。
3
燃烧室内的空气动力学基础
研究燃烧室内的空气流动特性和压力分布， 为燃烧过程的优化提供依据。
空气动力学基本方程
介绍流体力学和空气动力学的基本方程， 包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等等。
空气动力学应用
飞机机翼的空气动力 学
《空气动力学》PPT课件
空气动力学是研究物体在气流中运动的科学。探索空气动力学的基本概念、 应用领域以及对飞机和汽车等工业的重要性。
概述
空气动力学概述
了解空气动力学的定义和基本原理，包括流体 力学和空气动力学的关系。
应用领域
探索空气动力学在航空、汽车、火箭和建筑设 计等领域中的应用。
空气动力学基础
2 空气动力学现象的研究方法
探索研究空气动力学现象的实验和数值模拟方法。
3 毒性风险的影响因素
讨论空气动力学现象对毒性风险的影响因素，包括气流速度、颗粒物浓度和颗粒物分布测量
介绍测量汽车表面压力分布的实验方法和仪器。
2
汽车空气阻力的计算
探索计算汽车空气阻力的数值模拟方法和常用公式。
分析机翼的气流分布和升力产 生，探索如何优化飞机的机翼 设计。
空气动力学在航空工 业中的应用
探索空气动力学在飞机设计和 性能提升中的重要性。
空气动力学在汽车工 业中的应用
研究汽车的空气阻力和流线型 设计对燃油效率和驾驶体验的 影响。
空气动力学现象
1 空气动力学现象的分类
介绍不同类型的空气动力学现象，如升力、阻力、卡门涡街等。
3
汽车空气动力学在车身设计中的应用
研究空气动力学在改善汽车操控性、燃油效率和安全性方面的应用。
F1 空气动力学Aerodynamics
AerodynamicsA modern Formula One car has almost as much in common with a jet fighter as it does with an ordinary road car. Aerodynamics have become key to success in the sport and teams spend tens of millions of dollars on research and development in the field each year.The aerodynamic designer has two primary concerns: the creation of downforce, to help push the car's tyres onto the track and improve cornering forces; and minimising the drag that gets caused by turbulence and acts to slow the car down.Several teams started to experiment with the now familiar wings in the late 1960s. Race car wings operate on exactly the same principle as aircraft wings, only in reverse. Air flows at different speeds over the two sides of the wing (by having to travel different distances over its contours) and this creates a difference in pressure, a physical rule known as Bernoulli's Principle. As this pressure tries to balance, the wing tries to move in the direction of the low pressure. Planes use their wings to create lift, race cars use theirs to create downforce. A modern Formula One car is capable of developing 3.5 g lateral cornering force (three and a half times its own weight) thanks to aerodynamic downforce. That means that, theoretically, at high speeds they could drive upside down.Early experiments with movable wings and high mountings led to some spectacular accidents, and for the 1970 season regulations were introduced to limit the size and location of wings. Evolved over time, those rules still hold largely true today.By the mid 1970s 'ground effect' downforce had been discovered. Lotus engineers found out that the entire car could be made to actlike a wing by the creation of a giant wing onits underside which would help to suck it to theroad. The ultimate example of this thinkingwas the Brabham BT46B, designed by GordonMurray, which actually used a cooling fan to extract air from the skirted area under the car,creating enormous downforce. After technical challenges from other teams it was withdrawnafter a single race. And rule changes followed to limit the benefits of 'ground effects' - firstly aban on the skirts used to contain the lowpressure area, later a requirement for a'stepped floor'.Despite the full-sized wind tunnels and vast computing power used by the aerodynamic departments of most teams, the fundamental principles of Formula One aerodynamics still apply: to create the maximum amount ofdownforce for the minimal amount of drag.The primary wings mounted front and rear are fitted with different profiles depending on thedownforce requirements of a particular track.Tight, slow circuits like Monaco require veryaggressive wing profiles - you will see thatcars run two separate 'blades' of 'elements' onthe rear wings (two is the maximumpermitted). In contrast, high-speed circuits likeMonza see the cars stripped of as much wingas possible, to reduce drag and increasespeed on the long straights.Every single surface of a modern FormulaOne car, from the shape of the suspensionlinks to that of the driver's helmet - has itsaerodynamic effects considered. Disrupted air,where the flow 'separates' from the body,creates turbulence which creates drag - whichslows the car down. Look at a recent car andyou will see that almost as much effort hasbeen spent reducing drag as increasingdownforce - from the vertical end-plates fittedto wings to prevent vortices forming to thediffuser plates mounted low at the back, whichhelp to re-equalise pressure of the faster-flowing air that has passed under the car andwould otherwise create a low-pressure'balloon' dragging at the back. Despite this, designers can't make their cars too 'slippery', as a good supply of airflow has to be ensured to help dissipate the vast amounts of heat produced by a modern Formula One engine. In recent years most Formula One teams have tried to emulate Ferrari's 'narrow waist' design, where the rear of the car is made as narrow and low as possible. This reduces drag and maximises the amount of air available to the rear wing. The 'barge boards' fitted to the sides of cars also helped to shape the flow of the air and minimise the amount of turbulence. Revised regulations introduced in 2005 forced the aerodynamicists to be even more ingenious. In a bid to cut speeds, the FIA robbed the cars of a chunk of downforce by raising the front wing, bringing the rear wing forward and modifying the rear diffuser profile. The designers quickly clawed back much of the loss, with a variety of intricate and novel solutions such as the ‘horn’ winglets first seen on the McLaren MP4-20.Most of those innovations have been effectively outlawed under the even more stringent aerodynamic regulations imposed by the FIA for 2009. The changes are designed to promote overtaking by making it easier for a car to closely follow another. The new rules take the cars into another new era, with lower and wider front wings, taller and narrower rear wings, and generally much ‘cleaner’ bodywork. Perhaps the most interesting change, however, is the introduction of ‘moveable aerodynamics’, with the driver now able to make limited adjustments to the front wing from the cockpit during a race.All this will make the cars slower initially, but as ever Formula One’s best brains will be working flat out to make up the performance shortfall as quickly as possible.。
F1方程式赛车的空气动力学(完整资料).doc
【最新整理，下载后即可编辑】F1方程式赛车的空气动力学班级：学号：姓名:年月号引言空气动力学在F1领域中扮演着重要的角色。
在引擎的研发相对稳定的下，空气动力学几乎主宰着一辆赛车的全部性能。
从上纪六十年代F1赛车第一次使用尾翼，到七十年代地面效应的引进，再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散器等设计的提出，空气动力学在短短的几十年时间里取得了长足的进步，几乎可以与航空工业并驾齐驱，甚至有超越后者的势头。
空气动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。
F1的空气动力学主要研究下压力，阻力和灵敏度三个方面，其中，提高压力是提升弯中表现的有效手段，降低阻力是获得高尾速输出的必要手段，灵敏性又称敏感度，主要研究空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。
确切地说，就是研究由路况差异而导致的气动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。
前翼前翼是安装在车体最前端的气动附加装置，它不仅负责制造赛车前部的下压力，还影响向后流动的气流的走向。
F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响，首先，作用在翼面上的气流并不是理想状态的，风速，风向都时刻变化，且不确定，此外，赛车在弯道中行驶时，作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动，形成不稳定的流场，这不仅降低了前翼产生的气动负升力的效率，还影响到了前翼后部的气流环境，不利于气流的正常传输。
人类在流体力学的研究过程中一直在发展，进步，在可以产生气动负升力的翼形的研究中更是如此，先后出现了伯努利，牛顿等不同时期的翼形，这些翼形在气动性能上也不断提升，今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶，这种翼形不仅成熟，而且有效。
F1赛车在高速行驶时，流过前翼所在区域的气流被前前翼分割为两部分：一部分从翼片的上表面流过，另一部分则流过翼片的下表面，这两股气流依附在翼片上流动，最后在前翼后方的某一区域重新汇聚，两股的气流的区别在于，由于襟翼与主翼呈一个很大的倾角，因此襟翼拥有较大的迎风面积，在气体的流动过程中，翼片上表面的气流在流动中受到了阻碍，流速有所降低，而翼片下表面的气流则可以在无阻碍的状态下顺利通过，结合前，上翼面文提到过的运用在气体领域的伯努利方程p+1/2ρv2=P的气流流速低，压强大，下翼面的气流流速高，压强小，两者作差，即产生了我们所需的气动负升力。
流体力学工程应用大学生方程式赛车空气动力学应用
1 空气动力学套件的设计
1.2扩散器的设计
扩散器安装在赛车底部，它利用了文丘里管效应，即气流被压缩在很小空间内，后续进入扩散器后体积突然扩大几百倍，车辆高速度行驶时得不到外部空气补充，就会导致空气在扩散器内形成真空，从而形成压差，提升下压力，使轮胎有更好的抓地力，是很有效的空气动力学部件
"8"字绕环和高速避障是FSC大赛中两个重要的动态比赛项目，也是空气动力学套件影响较为显著的项目。通过测定安装空气动力学套件后赛车完成两个项目的时间来定性说明空气动力学套件起到的关键作用
通过测试可以看到，安装空气动力学套件后赛车表现有较大提升，在"8"字绕环项目中平均成绩提高0.2 s左右，而在高速避障中成绩提升更加明显，可以提升2s～3s。并通过计算得到的车手测试成绩标准差可以发现，车手的驾驶稳定性也得到了一定的提升
1 空气动力学套件的设计
3 外流场仿真结果对比分析
3.1 三维外流场速度矢量图对比
赛车附近流场的速度矢量图如图5所示。从赛车头部方框处可以看出，运动中气流首先遇到赛车车头部顶点，在此处，气流阻塞且流速降低。气流从此处开始分成四部分流出，两部分从车头侧面流出，一部分流向车顶，一部分流向车底。流向车顶部的气流在车头前部开始提速，在到达车头后缘时分离
3.2 三维外流场压力赛车车身及空气动力学套件表面的压力分布如图6所示。通过分析未安装空气动力学套件赛车的压力分布图可以看出，赛车运动中主要的压力分布在赛车车身前端位置1、赛车轮胎位置2、赛车驾驶员3。从图6中可以看出，在加装空气动力学套件后，赛车前轮的下压力明显减小，出现的压强较大的部位分别是鼻翼、驾驶员、尾翼和轮胎
F1赛车高端科技详细图解
10公斤
一条前轮轮胎的重量。
12公斤
一条后轮轮胎的重量。
1.2 / 1.3巴
为了提高抓地力，F1轮胎充气气压相对较低，以便让轮胎表面与赛道有最大的接触面积。
150
在制造一条F1轮胎时需要使用150种不同的原料，其中包括橡胶(天然橡胶和合成橡胶)、苯乙烯丁酸(用于提高抓地力)以及聚丁烯(用于提高耐久性)。除此之外，一条轮胎中还包含例如尼龙或者涤纶等织物纤维、树脂、硫磺、蜡、石油等原料。
NO.1-80米 NO.1-8度
NO.2-未公开
威廉姆斯 英国威廉姆斯格洛夫工厂 NO.1-1999年
NO.2-2004年 NO.1-50％
NO.2-60～100％ NO.1-55米/秒
NO.2-55米/秒 NO.1-无
NO.2-未公开
迈凯轮 英国沃金总部 2001年 40～60％ 50米/秒 未公开
F1空气动力学研究的目的与核心手段
在F1中，空气动力学研究的核心目的是在保证赛车获得足够下压力的情况下拥有最小的空气阻力，以提高赛车的速度和高速行驶的稳定性，所有为空气动力学服务的部件被称为空气动力学套件。
据专家统计，目前F1车队在空气动力学上的花费已占到其整个车队年度预算的15%，是仅次于发动机研发的第二大支出项目。在这一笔巨大花费中，其中相当部分投资于风洞建造和测试。风洞 (Wind Tunnel)是一个大型隧道或管道，在管道的中间，安装有一台巨型电扇，它可产生强劲的力流，经格栅等装置整理减少涡流后送入实验段，吹动放置在其中的实验模型。
在每个比赛周末中，车手只能使用16条轮胎，即四套类型相同的轮胎。
2，雨胎 — 劈开路面的积水
对于米其林来说，跟上湿地胎的发展趋势是很重要的。有时候，车手们不得不依靠一些人工手段—例如使用带有排水管的车辆等方法—才能测试最新开发出来的技术。
F1赛车与空气动力学
F1赛车与空气动力学速度与激情F1—世界一级方程式锦标赛一些令人窒息的数字F1: FIA Formula 1 World Championship（世界一级方程式锦标赛）由FIA（国际汽车运动联合会）举办世界三大体育盛事之一加速性：2.5s内从0加速到100km/h，5s内加速到200km/h 制动性：1.9s内从200km/h减速到0，刹车距离55m赛道急速记录：372.6km/h弯道过载：4个G左右F1赛车组成赛车必备部件：引擎、底盘、悬挂系统、轮胎、刹车系统、车身、方向盘四大要素：引擎、车手、空气动力学、轮胎 空气动力学部件：前翼、后翼、扩散器、鼻锥、导流板作用：产生赛车前部的下压力组成：主翼、端板、级联翼片、中段翼 影响气流向后的走向与车身中后部下压力平衡增加翼面积增加翼型弯度推迟流动分离，增加失速迎角 显著增大下压力系数减小气流上洗较小诱导阻力引导气流离开轮胎级联翼片产生附加下压力引导气流绕过前轮，减小气动阻力中段翼翼型上下对称 不产生下压力尾翼作用：产生赛车后部的下压力 与车身前部下压力平衡组成：上层尾翼、端板、翼梁、失速尾翼、DRS减阻系统上层尾翼增加翼面积增加翼型弯度推迟流动分离，增加失速迎角 显著增大增大下压力系数连接结构减小诱导阻力获取下压力翼梁接近扩散器，提高扩散器的效率失速尾翼直道加速超车弯道、直道性能可兼得DRS系统（减阻系统）利用液压系统将襟翼放平，减小下压力和阻力扩散器扩散器是底盘末端的一段上翘结构扩散器给底盘下方被压缩的气流提供了一个释放的出口，进而诱导底盘下方的气流加速作用：疏导气流，提高空气动力学的效能发生碰撞时吸收撞击能量，保护车手安全阶梯鼻锥：使更多的气流流入车底，提高扩散器的工作效率，提高下压力“吸尘器”、“食蚁兽”、“剑齿虎”、……曾经另类的F1赛车F1是高科技、团队精神、车手智慧与勇气的集合体，代表着人类最高的汽车设计制造水平，引领着汽车产业的技术发展方向，是先进民用汽车技术的实验场和发源地。
赛车 空气动力学
赛车空气动力学
赛车的空气动力学是一个非常重要的因素，会影响赛车在赛道上的表现。
以下是一些关于赛车空气动力学的基本知识：
1.空气动力学原理：空气动力学是研究空气在物体表面的流动表现的
学科。
赛车的空气动力学原理包括气流分离、升力、阻力、空气动力平衡等。
2.气流分离：当空气流经赛车表面时，它们可能会被弯曲，压缩或分离。
气流分离可能会导致赛车失去部分支撑力，降低稳定性。
3.升力：在某些情况下，赛车可能会产生升力。
这种力量会使车轮与
地面脱离，导致轮胎失去抓地力。
4.阻力：阻力是空气流经车体时产生的一种力量，它会使赛车减速，
降低速度。
5.空气动力平衡：赛车的空气动力学平衡是指车体前后两端产生的升
力和阻力相等。
这样可以使赛车更加稳定，提高减速性能。
6.空气动力学零件：赛车的空气动力学零件包括前翼板、后翼板、侧
裙板等，它们被设计用来改善空气动力学性能，提高赛车的稳定性和速度。
总之，赛车的空气动力学是非常重要的，赛车手和车队都需要考虑空
气动力学因素来提高赛车的性能和效率。
汽车空气动力学优秀课件
汽车空气动力学优秀
意大利菲亚特公司 多用风洞试验段
汽车空气动力学优秀
意大利平宁法里那 公司全尺寸风洞
汽车空气动力学优秀
汽车空气动力学优秀
汽车空气动力学优秀
汽车空气动力学优秀
(3)、回流型风洞和直流型风洞 通过试验段的气流经循环系统再返回试验段。这种 风洞因其能量可以回收，可使用较小功率的风扇。 而且可使气流的温度。湿度保持不变。但其结构较 复杂。
气流经试验段后不再回来，而是排放到外界称直流风 洞。设备简单，成本低，但需要较大的风扇，且空气 的温度和湿度受外界干扰较大，难以保证不变。有抽 风式和吸风式两种。
汽车空气动力学优秀
汽车空气动力学优秀
(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。
第一章 绪论
§1节 汽车空气动力学的重要性
汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及 空气与汽车相互作用的一门科学。
作用在汽车上的空气力有三种：空气阻力、升力、 侧向力。作用在汽车上的力矩也有三种：纵倾力矩、 侧向力矩、横摆力矩。这些力和力矩称之为空气动 力六分力。
汽车空气动力学优秀
z y
x
汽车空气动力学优秀
作用在汽车上的所有空气力的合力集中点称为空气 动力中心，它与汽车重心并不总是重合。当二者偏 离时，便以此偏距为力臂而形成力矩。
汽车空气动力学优秀
汽车重心与气动中心
汽车空气动力学优秀
四、空气阻力与汽车基本尺寸的关系
汽车空气动力学优秀
车长与阻力的关系：车越长，阻力越小。
汽车空气动力学优秀
空气动力学在F1的应用
�
我们将一辆性能非常好的超级跑车,印第赛车或者方程式 赛车倒过来,让轮子贴着天花板.如果这些车的速度足够 高,并且天花板足够长的话,它们可以克服重力,贴在天 花板上飞驰,这就是空气产生的下压力的效果.轻柔的空 气是如何具有力量的呢? 我们来做一个实验. 找一张A4尺寸(297X210毫米)的纸,用食指和拇指捏着两 个长边,让短边贴着自己的嘴唇,此时纸是自然垂下去的, 如果对着纸的上表面吹气,会发现纸飘起来了. 产生这种现象的原因是什么呢? 我们再回到最初的A4纸,由于用空气吹纸的上表面, 上部流速快,压强低,上下的压力差在对抗重力.
F1的高速度需要轮胎尽可能的保持与跑道路面接触, 这样才能让发动机产生的动力变成前进的动力.一辆一级 方程式赛车在加满油的状态下车身重量大约在700公斤左右, 但是车身的重量大部分集中在车后部,因此,要足够的下 压力来产生足够的摩擦力,前翼,是每次比赛时都是一样 的,前后翼的角度和赛道有直接的关系,因为空气 的阻力和空气对车身向下的压力(Down-force)成反比 例:如果车翼调得平,那么赛车的空气阻力就小, 最高速度就大,油耗小,但是赛车缺乏稳定性;相 反,如果车翼调得高,那么赛车的阻力就大,最高 速度受影响,油耗大,但是赛车在弯道的稳定性就 强,所以,根据赛道的不同,前后翼设置的角度也 不同.一般来说,如果赛道直道长,那么就会选用 平翼(例如德国霍根海姆和意大利蒙扎);如果赛道弯 道多,那么前后翼设置得就高(例如摩纳哥).F1赛车 空气学的法宝就是要根据赛道掌握两种力的平衡. 你知道在一部F1研发阶段,最昂贵的投入是什么吗? 风洞
f1赛车的原理
f1赛车的原理哎呀，F1赛车，那可是速度与激情的完美结合啊！你问F1赛车的原理，这玩意儿可复杂了，不过我尽量用大白话给你讲讲。
首先，F1赛车，那速度，嗖嗖的，快得跟闪电似的。
为啥这么快？这得从它的发动机说起。
F1赛车用的是1.6升V6涡轮增压发动机，听着是不是有点小？但别小看它，这小东西能爆发出超过1000马力的动力，相当于十辆家用轿车的动力总和。
涡轮增压器就像个鼓风机，把空气吹进发动机，让燃料燃烧得更充分，释放出更多的能量。
然后，咱们得聊聊空气动力学。
F1赛车那流线型车身，可不是光为了好看。
车身设计得像飞机翅膀一样，能减少空气阻力，让车跑得更快。
车底的扩散器和尾翼，那都是用来增加下压力的，让车紧紧贴着地面，提高抓地力，过弯的时候更稳。
说到过弯，F1赛车的悬挂系统也是一大亮点。
这玩意儿能根据路面情况自动调整，让车轮始终保持与地面的接触，减少颠簸，提高速度。
而且，F1赛车的轮胎，那可是特制的，比普通轮胎软，抓地力更强，但磨损也快，一场下来得换好几次。
还有，F1赛车的刹车系统，那可是高科技。
碳纤维刹车盘，轻巧又耐用，刹车力度大，能在短时间内让车停下来。
而且，F1赛车还能用刹车来控制转向，这叫刹车转向技术，能让车在高速过弯时更稳定。
最后，F1赛车的电子系统也不容忽视。
这玩意儿能实时监控车辆状态，调整发动机输出，还能通过无线电和车手沟通，告诉车手什么时候换挡，什么时候进站。
总之，F1赛车的原理，就是把各种高科技、高性能的部件组合在一起，让车跑得快，跑得稳。
这玩意儿，看着简单，其实背后是无数工程师的心血结晶。
每次看F1比赛，我都得感叹，这玩意儿，真是人类智慧的结晶啊！。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
就越大。
尾翼
尾翼位于赛车末端，制造占全车30%的负升力。尾翼可以分为上下两个部分，上层尾翼
高耸在干净的气流环境中，下层结构又称作下横梁，负责提供额外的负升力。
尾翼算得上是最早出现的气动部件，上世纪60年代起，尾翼开始被安装在F1赛车上，
此后便不断发展和演化，结构也越发复杂，本世纪初尾翼的上层翼片呈现出多翼片的复合结
构，这种叠加翼片可以发挥出非常强大的功效。此后，FIA开始陆续颁布新的规则，简化尾
翼设计，以此来降低尾翼提供的气动负升力。2004年，FIA将尾翼的上层结构减至两片，2005
年又将上层尾翼的安装位置前移，2009年更是将上层尾翼收窄加高，限制在22cm高，35cm
升，今天F1赛车所采用的主襟翼结合的翼形就是人类经过长期探索换来的智慧结晶，这种
翼形不仅成熟，而且有效。
F1赛车在高速行驶时，流过前翼所在区域的气流被前前翼分割为两部分：一部分从翼
片的上表面流过，另一部分则流过翼片的下表面，这两股气流依附在翼片上流动，最后在前
翼后方的某一区域重新汇聚，两股的气流的区别在于，由于襟翼与主翼呈一个很大的倾角，
因此襟翼拥有较大的迎风面积，在气体的流动过程中，翼片上表面的气流在流动中受到了阻
碍，流速有所降低，而翼片下表面的气流则可以在无阻碍的状态下顺利通过，结合前文提到
过的运用在气体领域的伯努利方程p+1/2ρv
2=P
0，上翼面的气流流速低，压强大，下翼面
的气流流速高，压强小，两者作差，即产生了我们所需的气动负升力。襟翼的气动攻角越大，
扩散器与文丘里管十分相似，车底的气流从扩散器入口进入，扩散器入口背面形成低压
区降低车体底部空气的升力，以此增加赛车的负升力。
研究表明赛车底部运动气流在扩散器起始位置发生分离，后在文丘里的影响下重新附着
在扩散器的表面而流向尾部。针对这种情况，F1的设计师通常会给扩散器安装涡流发生器
来保证气流的附着，强化扩散器的“抽气”效能，涡流发生器在航空领域中实际上是以某一
空气动力学环境改变而导致的自身变化的强度。确切地说，就是研究由路况差异而导致的气
动翼片与底盘间距的变化对赛车性能的干预强弱。
前翼
前翼是安装在车体最前端的气动附加装置，它不仅负责制造赛车前部的下压力，还影响
向后流动的气流的走向。F1赛车的前翼的工作受到多种因素的影响，首先，作用在翼面上
的气流并不是理想状态的，风速，风向都时刻变化，且不确定，此外，赛车在弯道中行驶时，
空气动力学是流体力学的一个重要分支，主要研究空气或其它气体的运动规律、空气或
其它气体与飞行器或其他物体相对运动时的相互作用和伴随产生的物理变化。
F1的空气动力学主要研究下压力，阻力和灵敏度三个方面，其中，提高压力是提升弯
中表现的有效手段，降低阻力是获得高尾速输出的必要手段，灵敏性又称敏感度，主要研究
F1方程式赛车的空气
动力学
班级：
学号：
姓名:
年月号
引言
空气动力学在F1领域中扮演着重要的角色。在引擎的研发相对稳定的下，空气动力学
几乎主宰着一辆赛车的全部性能。从上纪六十年代F1赛车第一次使用尾翼，到七十年代地
面效应的引进，再到近些年双层扩散器、废气驱动扩散器等设计的提出，空气动力学在短短
的几十年时间里取得了长足的进步，几乎可以与航空工业并驾齐驱，甚至有超越后者的势头。
涡流发生Байду номын сангаас通过形成混合涡流而有效地阻止气流的过早分离，尽可能地使扩散器处于理想的
工作状态，降低气流分离造成的负面影响。
轮胎
轮胎对于F1的设计师来说是一件比较头痛的事。一方面，它作为赛车的必备组成部分，
负责将赛车制造的负升力传递给路面，另一方面，这个不可或缺的组件却给赛车的所动布局
带来额外的麻烦。试想一下，在赛车高速行驶的状态下，气流撞击到轮胎上会产生多大的阻
力，而车轮在飞速旋转过程中又给周围的气流环境带来多大的扰动。
对于前轮而言，一方面，车队会选择在前翼上多做文章，而另一方面，车队往往会用新
的举措来降低前轮区域的气流扰动，从前翼的角度来说，工程师可以在不打破前后负升力平
衡的前提下增大襟翼的攻角，这在一定范围内被证明是可以有效降低车身阻力的。（我们在
前翼的部分里提到过）此外，设计师还通过在前翼上设置倒L形的导流片来诱导气流避开
作用在翼面上的气流会发生横向的偏转和移动，形成不稳定的流场，这不仅降低了前翼产生
的气动负升力的效率，还影响到了前翼后部的气流环境，不利于气流的正常传输。
人类在流体力学的研究过程中一直在发展，进步，在可以产生气动负升力的翼形的研究
中更是如此，先后出现了伯努利，牛顿等不同时期的翼形，这些翼形在气动性能上也不断提
翼处添加百叶结构来平衡翼尖部分的气压，减小产生的涡流。
2011年，FIA为了提高比赛的观赏性，引进了DRS可调尾翼。用于增加比赛过程中的超
越次数。这套装置的原理很简单：通过技术手段（通常是利用液压装置来控制）在需要的时
候将上层尾翼的副翼展平，这样就消除了副翼的气动攻角，减小了副翼相对气流的正对面积，
安装角垂直地安装在机体表面上的小展弦比小机翼，所以它在迎风面气流中和常规机翼一样
能产生翼尖涡流，但是由于其展弦比小，因此翼尖涡流的强度相对较强。这种高能量的翼尖
涡流与其下游的低能量边办层流动混合后，就把能量传递给了边界层，使处于逆压梯度中的
边界层流场获得附加能量后能够继续贴附在机体表面而不致分离。应用在F1的扩散器上，
因此就很好地起到了减阻的效果。
扩散器
扩散器位于赛车的尾端，是车尾最低的气动部件。与前翼和尾翼相比，扩散器被应用的
时间相对较晚，但是扩散器却是目前公认的最有效的气动部件，因为与传统的翼片工作方式
不同，扩散器工作时几乎不伴随阻力，因此强化扩散器工作效率也常常成为F1设计师提升
赛车气动性能的核心要素。通常来说，扩散器可以为赛车提供40%的负升力。
长，75cm宽的空间内。
气流在流过上下翼面后，会在翼片的后方区域会合。由于两股气流存在速度差和压力差，
因此这两股气流相接触后会形成螺旋形的涡流，涡流在尾翼的后缘交汇拓展，在潮湿的赛道
条件下可以看到他们的尾迹。这种涡流会带来阻力，降低赛车的直线速度。一般来说，尾翼
的上翼面大部分是高压，而边缘和下翼面是低压，因此F1的设计师们通过在端板的上层尾