汽车空气动力学课件
合集下载
《汽车理论》汽车轮胎力学与空气动力学 ppt课件
轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
大尺寸轮胎
大尺寸轮胎
子午线轮胎
侧偏刚度大
钢丝子午线轮胎
斜交轮胎 纤维子午线轮胎
侧偏刚度小
小尺寸轮胎
ppt课件
60
（1）扁平率小，k大
B H
扁平率=(H/B)×100%
ppt课件
61
一些车型轮胎的型号及扁平率
车型 新雅阁
奔驰 S320
奔驰 LORINSER
Tt r
Tf r
Ft Ff
ua
Tt
FX2 F Z
W
F p2
a
r
➢即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。
ppt课件
20
3）影响Ff的因素
（1）车速 ua
ua高 f 大 货车
f=0.0076+0.000056ua
轿车
f f0f11ua00f41ua004
ppt课件
21
ppt课件
fz
22
（2）轮胎结构
ppt课件
36
➢由 b 、 l 与 s 之间的关系可知，当滑动率 s=100% 时，
l 0.1，即地面能产生的侧向力FY很小。
➢如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑； ➢如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需 要，将会失去转向能力。
ppt课件
37
思考
什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？
ppt课件
65
（3）轮胎气压高，k大
ppt课件
66
（4）FX 越大，FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
ppt课件
67
汽车工程学-图文-2-3 汽车空气动力学
鱼型汽车
•1970～1980 •CD ～0.35
楔型汽车
•1980～1990 •CD ～0.3
后窗倾斜大，面 积大，降低了车身 强度 汽车高速行驶时 易产生很大的升力， 使汽车地面附着力 减小，使汽车行驶 稳定性和操纵稳定 性降低
16
车身整体向前 下方倾斜，车身 后部像刀切一样 平直，这种造型 能有效地克服升 力 楔型对于目前 的高速汽车，已 接近理想造型
14
14
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
思 考
夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？
15
15
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
箱型汽车
•1908~1931 •CD ～0.7
Automotive Engineering Research Institute
面与面交接处的棱角应为圆柱状。
19
19
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
面与面交接处的棱角应为圆柱状。
过渡不理想
20
20
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。
23
23
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
上掀式前照灯
24
24
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
《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。
第四章_汽车外形设计与空气动力学 PPT
气压中心在质心之前：
气压中心在质心之后：
气压中心越靠后，汽车空气动力稳定性越好。
5.侧向气流和空气动力稳定性
车身侧视轮廓图的形心位置越靠后，其气压中心越靠后，空气动 力稳定性越好。
形心
形心
发动机盖应向前下倾
风窗玻璃应尽可能“躺平”，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 型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生。
后轮前导板 后轮后导板 前轮前导板
前轮前导板
后轮前导板 后轮后导板
c、轮罩 为了减轻轮子转动对气流的干扰，安 装如图4－55所示的轮罩，有的车在侧面加金 属盖板将侧面屏蔽起来，也可起到屏蔽作用，
对于前轮，为了灵活转向在盖板周围设有特
殊橡胶，可不妨碍转向。这种盖板或轮罩可 使下降9％。
6.汽车空气动力学装置
• 顺压梯度：顺流动方向压力降低。（流速↑，压力↓） 逆压梯度：顺流动方向压力升高。（流速↓，压力↑）
• 轿车的横截面积分布和气流压力梯度
1.空气动力学基础知识节
气流分离现象(flow separation)
当气流越过物面的最高点后，气流流束扩大、流速减小，具有逆 压梯度。气体是顶着压力的增高流动。在因粘滞损失而使能量较低的附 面层内，流动尤为困难。
前四种为压力阻力。
Cd总值：0.45 A—形状阻力(Cd=0.262)； B—干扰阻力(Cd=0.064)； C—内部阻力(Cd=0.053)； D—诱导阻力(Cd=0.031)； E—摩擦阻力(Cd=0.040)。
3.空气阻力
3.2 形状阻力
形状阻力主要是压差阻力，是由车身的外部形状决定的。
前风窗对空气阻力的影响 • 前风窗对气流的影响 • 减小前风窗处空气阻力的措施
气压中心在质心之后：
气压中心越靠后，汽车空气动力稳定性越好。
5.侧向气流和空气动力稳定性
车身侧视轮廓图的形心位置越靠后，其气压中心越靠后，空气动 力稳定性越好。
形心
形心
发动机盖应向前下倾
风窗玻璃应尽可能“躺平”，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 型的倾斜角度能有效地减少阻力、升力的产生。
后轮前导板 后轮后导板 前轮前导板
前轮前导板
后轮前导板 后轮后导板
c、轮罩 为了减轻轮子转动对气流的干扰，安 装如图4－55所示的轮罩，有的车在侧面加金 属盖板将侧面屏蔽起来，也可起到屏蔽作用，
对于前轮，为了灵活转向在盖板周围设有特
殊橡胶，可不妨碍转向。这种盖板或轮罩可 使下降9％。
6.汽车空气动力学装置
• 顺压梯度：顺流动方向压力降低。（流速↑，压力↓） 逆压梯度：顺流动方向压力升高。（流速↓，压力↑）
• 轿车的横截面积分布和气流压力梯度
1.空气动力学基础知识节
气流分离现象(flow separation)
当气流越过物面的最高点后，气流流束扩大、流速减小，具有逆 压梯度。气体是顶着压力的增高流动。在因粘滞损失而使能量较低的附 面层内，流动尤为困难。
前四种为压力阻力。
Cd总值：0.45 A—形状阻力(Cd=0.262)； B—干扰阻力(Cd=0.064)； C—内部阻力(Cd=0.053)； D—诱导阻力(Cd=0.031)； E—摩擦阻力(Cd=0.040)。
3.空气阻力
3.2 形状阻力
形状阻力主要是压差阻力，是由车身的外部形状决定的。
前风窗对空气阻力的影响 • 前风窗对气流的影响 • 减小前风窗处空气阻力的措施
汽车空气动力学课件 第二章
8. 现代SONATA御翔：没查到? 9. 丰田锐志：0.28 10.丰田普锐斯：0.26 11.新Mazda6：没查到? 12.三菱戈蓝：0.32 13.上汽荣威750：没查到?
30万以上热点车型
1. 丰田皇冠：0.27 2. 奥迪 A4 ：0.28 3. 奥迪 A6L：0.30 4. 华晨宝马新3系：0.28 5. 华晨宝马5系：0.28 6. 奔驰 E级：0.26 7. 凯迪拉克CTS：0.31 8. 现代Azera(雅尊)：0.29 9. Acura讴歌RL：0.29
不考虑空气动力学的卡车流场
分离流的扩展区
考虑空气动力学的卡车流场
分离流的区域变小
摩擦阻力
由于空气的粘性作用使得空气与汽车车身
表面产生摩擦而形成的阻力。约占汽车总 气动阻力的6％～11％。
与车身表面面积和粗糙度有关
宾利
诱导阻力
诱导阻力由车身附着涡诱导而成，实际上是汽 车升力在水平方向的分力。约占汽车总气动阻 力的8％～15％。
汽车正投影面积A的测量
汽车的正投影面积A应 包括车身、轮胎、发动 机及底盘等零部件的前 视投影。其测量方法是 将汽车置于平行光源与 屏幕之间，此时其正投 影面积便既不放大也不 缩小地投在屏幕上。
气动阻力
D
=
1 2
ρv∞2
ACD
D取决于正面投影面积A和气动阻力系数CD；通
常正面投影面积A取决于汽车的外形尺寸，这是由
绕y轴的纵倾力矩MP
绕z轴的横摆力矩MY
阻力系数
CD
=
1 2
D ρυ∞2
⋅
A
升力系数
CL
=
1 2
L ρυ∞2
⋅
A
侧向力系数
汽车空气动力学
• 省能源與空氣動力之關係 • 風向與空氣阻力係數之關係
賽車的空氣動力
• 車底面與路面間產生的強烈下壓力 • 底盤下的氣流 • 不同角度的底盤下的氣流 • 雨天可觀查到可視化氣流 • 賽車上面的空氣流動狀況 • 前方來的空氣流動狀況 • Up sweep 的氣流情形
環境 乘坐舒適性能
• 1. 噪音 --- (引擎、齒輪、排氣管、輪胎、
•
車身共振、風切聲)
• 2. 座椅及內裝
• 3. 空氣調節性能
何謂空氣動力學
• ans: 討論空氣流動之學問
• 影響車身穩定性、 • 阻礙汽車前進 • 飄浮車輛
空氣阻力實驗
• 依重鎚落下時 間長短決動空 氣阻力大小
風洞
裝置各種空氣動力零件其空氣動力 如何變化
• 裝置擾流器及下屏實驗 • 未裝置空氣動力零件實驗 • 裝置後擾流器實驗 • 裝置前擾流器實驗 • 裝置前、後擾流器實驗 • 裝置前、後擾流器及下屏實驗 • 裝置前、後擾流器、下屏及側護裙實驗
設計不同空氣動力特性如何變化
空氣阻力
• 邊界層厚度 • 空氣阻力係數(Cd)
摩擦阻力
• 摩擦阻力：空氣貼於車身表面產生之阻力
•
與表面積成正比
• 誘導阻力：當揚力發生就產生之阻力，上 下壓差形成渦流，
揚力減少→空氣阻力減少(風閘裙、鴨尾)
壓力阻力
• 壓力阻力：作用於車輛表面空氣壓力進行 方向分力總合
物體表面空氣被剝離→渦流
•
=(μrcosθ+sinθ)W+kAV2
• 加速性能 = Rg+ Rac • 油耗性能 = 燃油消耗量與行駛里程關係
• 最高速度性能=無風狀況、水平路面、最高
•
賽車的空氣動力
• 車底面與路面間產生的強烈下壓力 • 底盤下的氣流 • 不同角度的底盤下的氣流 • 雨天可觀查到可視化氣流 • 賽車上面的空氣流動狀況 • 前方來的空氣流動狀況 • Up sweep 的氣流情形
環境 乘坐舒適性能
• 1. 噪音 --- (引擎、齒輪、排氣管、輪胎、
•
車身共振、風切聲)
• 2. 座椅及內裝
• 3. 空氣調節性能
何謂空氣動力學
• ans: 討論空氣流動之學問
• 影響車身穩定性、 • 阻礙汽車前進 • 飄浮車輛
空氣阻力實驗
• 依重鎚落下時 間長短決動空 氣阻力大小
風洞
裝置各種空氣動力零件其空氣動力 如何變化
• 裝置擾流器及下屏實驗 • 未裝置空氣動力零件實驗 • 裝置後擾流器實驗 • 裝置前擾流器實驗 • 裝置前、後擾流器實驗 • 裝置前、後擾流器及下屏實驗 • 裝置前、後擾流器、下屏及側護裙實驗
設計不同空氣動力特性如何變化
空氣阻力
• 邊界層厚度 • 空氣阻力係數(Cd)
摩擦阻力
• 摩擦阻力：空氣貼於車身表面產生之阻力
•
與表面積成正比
• 誘導阻力：當揚力發生就產生之阻力，上 下壓差形成渦流，
揚力減少→空氣阻力減少(風閘裙、鴨尾)
壓力阻力
• 壓力阻力：作用於車輛表面空氣壓力進行 方向分力總合
物體表面空氣被剝離→渦流
•
=(μrcosθ+sinθ)W+kAV2
• 加速性能 = Rg+ Rac • 油耗性能 = 燃油消耗量與行駛里程關係
• 最高速度性能=無風狀況、水平路面、最高
•
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
相关主题
- 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)。
PPT学习交流
3
空气流动情况
• 空气流动车身的表面压力也产生变化，风洞试验得出：
p p1 p0
pq
pq
ppq 常数 或
p v2 常数
2
p 12v 1 2p 22v22常 数
PPT学习交流
4
空气分离现象
PPT学习交流
5
气流分离现象
汽车表面涡流形成示意图
汽车行驶中可以采用使气流加速来降低蜗旋和气流分离现象危害，方法
（5）减小底部流入气流量，设计可以增加挡风板。 合理车身离地间隙等；使底部空气流动顺畅，设计时 平顺底部曲面，设计成下鼓的曲面形状。
PPT学习交流
22
PPT学习交流
23
车身后背对气动特性的影响
• （1）汽车车身向下倾斜，气流流管界面变小，流 速减低。前后表面气压形成压差阻力。
（2）补充：方背式汽车，尾部会在汽车高速行驶 时形成较大区域的真空区， 这个真空区将对汽车 有吸力作用。
最气动阻力影响最大的是形状阻力。也是我们首要关 注的问题。
PPT学习交流
9
空气形状阻力
PPT学习交流
10
诱导阻力
PPT学习交流
11
气动升力L和纵倾力矩PM
• 汽车在行使时候，下上表面形成的压力差产生升力， 考虑到汽车安全因素，在一些车辆设计中，升力的 应该放在首要地位。影响升力的因素有地板弧度倾 斜度，前后风窗的斜度，车身各部分的分配比例等。
PPT学习交流
20
侧面形状对气动特性的影响
• 轿车侧面涡流图
PPT学习交流
21
车身底部对气动特性的影响
• （1）汽车底部表面气流和地面的气流相互作用，形成 气流边界层。
（2）在气流向车身后部流动，气流淤积量便大，变 成层变厚。
（3）涡流在车前端就已经开始形成，在车身表面不 平处涡旋加强。
（4）汽车离地不高时，气流边界层可能由车底表面 延伸到地面，我们把车身前部到汽车对应边界层延伸 到地面的水平距离称为混合距离。
PPT学习交流
17
汽车前部和气流特性
• x的相对值越小，即S点越靠前，会造成气流分离
过早。R点越靠前，可以使附着线靠近分离线效果
较好。减小r可以达到要求，但当r减
x1
d
PPT学习交流
18
车顶对气动特性的影响
为使气流平顺的通过车顶，可将车顶设计成弧状，但 也使车的投影面积变大，将车尾上翘使其表面空气不 易和车底部气流混合而产生涡流，减小气动阻力，同 时上翘的形状可以减小气动升力。
第二章：汽车空气动力学
PPT学习交流
1
空气流动情况
汽车在行驶过程中和周围的空气产生复杂的相互作用，为分析方便，在车速不 高的情况下可以认为汽车周围的空气不受压缩，气流密度不受影响， 除接近汽车车 身的一层很薄的空气层外，气流没有粘滞性，下图表示圆柱体物体周围的空气流动 情况。
PPT学习交流
2
空气流动情况
• 我们可以把物体周围看作理想空气流场，在流场 里密布着流管，空气沿着流管运动物体截面形状 的变化，流管沿着空气截面的位置大小相应变化， 截面小的地方空气流速高，截面大的地方流速低。 对于汽车而言，在空气在和车头接触的部分狭小 空间里形成一个滞点区域，在这个下区域内，空 气相对汽车速度为零，随后，空气沿着车身表面 流动，对于小轿车而言，其可流动是一个加速的 过程，在汽车截面最大处达到最大。
PPT学习交流
12
气动升力L和纵倾力矩PM
车头布置对气动性能的影响
PPT学习交流
13
汽车气动侧向力S、横摆力矩YM和侧摆力矩RM
• 形成原因：车的行驶方面和车身成一定角度，其影响汽 车左右负荷，影响汽车的转向半径等，进而汽车在高速 环境下的操纵稳定性。
风合
dYM 0 d
不稳定
Z
力 力臂
车质心 汽车行驶方
向
dYM 0 d
稳定
O
X
Y
汽车侧面形状和表面光洁度好的汽车具有较好的气动性能，在设计的时候 应使气压中心接近侧倾轴线
PPT学习交流
14
气流的物理特性
• 知识点： • （1）空气的粘滞性 • （2）在相对很薄的边界层内，气流呈梯度变化明
显 • （3）梯度变化很大的地方产生涡流使汽车气动阻
力增加
PPT学习交流
• 影响因素：（1）车前端的布置对气动升力影响很大， 前端位置高，在车底越易产生涡流，升力也越大， 正确确定车前端的位置，要综合考虑风窗曲率倾角， 整车底盘高度等。（2）车的纵向轮廓，如平头，长 头等形状布置对升力影响也很大，一般将车头设计 成低矮状，减小迎角可以降低升力，（3）附加尾翼 对气动升力也有影响。
lr
ar
PPT学习交流
19
汽车侧面外形对气动特性的影响
• （1）一般来说汽车上方的流速高于汽车底部，压 力较底部低，所以汽车底部部分气流会向上流动 后在沿车身两侧流动。
（2）底部向上流动一部分气流的由于周围气流相 互作用形成涡流，和前窗玻璃形成的涡流在汽车 开始侧面合成，在汽车尾部形成一股涡流。
（3）和车顶设计一样，车身的侧面可以设计成外 鼓带弧状的结构
有1：后置发动机的吸气使气流加速，2：借内通风出口驱动气流， 3：局
部突起使气流加速，4：借导翼P使PT学气习流交流加速
6
气动力和力矩
PPT学习交流
7
气动力和力矩
PPT学习交流
8
空气阻力
• 作用在车身上的气动阻力有五部分组成，形状阻力， 诱导阻力，干扰阻力，内部阻力，摩擦阻力。形状阻 力时车身前后气流的压力差造成的，需要采取合理的 断面来降低形状阻力。干扰阻力造成因素是由于车身 表面的不平滑，有凸起件 ，诱导阻力是升力造成，事 实上，升力并不和水平成90度，水平方向的分量就形 成诱导阻力，车身越宽，可以降低诱导阻力，摩擦阻 力是空气表面和车身表面以及空气层之间的摩擦力而 引起的，内部阻力由车身的冷却和通风系统引起的。
15
气流物理特征—汽车表面边界层
汽车表面的边界层
PPT学习交流
16
汽车前端对气动特性的影响
• （1）气流在车窗玻璃处，由于气流急剧变化而形 成其气流分离现象，在分离区，产生涡旋。 （2）涡旋在前车窗玻璃表面向两侧流动，并合成 新的气流。 （3）影响车前部流动的因素有，保险杠，风窗玻 璃件，翼子板，发动机箱盖等。 （4）设计中应使气流分离线靠近气流再生成附着 线， 减小风窗夹角。 （5）使气流尽量向车顶方向流动，防止气流两侧 流动而产生横力和干扰噪声。 （6）应将车身A柱设计成光滑的圆弧状