有关汽车风阻的整理

有关风阻系数的整理

定义

风阻系数：全称空气阻力系数，是计算汽车空气阻力的一个重要系数。它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数，用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。

基本计算准则

空气阻力Fw是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计算公式是：Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)

其中：v为行车速度，单位：m／s；A为汽车横截面面积，单位：

m2：Cw为风阻系数。

空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受到的阻力会增加3倍。因此高速行车对空气阻力的影响非常明显，车速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同的条件下，还能达到更高的车速。空气阻力的大小除了取决于车的速度外，还跟汽车的截面积A和风阻系数Cw有关。

风阻系数Cw是一个无单位的数值。它描述的是车身的形状。根据车的外形不同，Cw值一般在0．3(好)—0．6(差)之间。光滑的车身造

型(最理想为水滴型)使气流流过车身后的速度变化小，不会形成旋涡，Cw值就低；相反，如果车身外形有棱有角又有缝，Cw值就高。一般赛车将车轮设计在车身之外，自成一体。理论上每一辆车的Cw 可以在模型制作阶段测得，但准确的Cw值都必须在出了成品之后，通过做风洞实验来获得。

通过改善汽车的空气动力学性能，比如变化尾翼、底盘罩、前部进风口和轮毂帽，都能降低风阻系数。而降低车身高度，等于减小了截面积，或使车身更多地盖住轮子，也有利于降低空气阻力。

空气阻力是与物体运动的速率成正比的,即：f=kv

k是空气摩擦系数,和空气密度有关,在我们能找到的丢东西的地方,一般可以认为是一个常数.

当物体从空中开始下落的时候,v很小,f很小,mg>f,所以物体逐渐加速.随着速度的增加,f增加,最终会达到mg=f的平衡点.此时,物体就开始了匀速下落.并且我们知道下落的速率便是v=mg/k在一般意义上我们说的重量,指的便是mg.

冬季奥林匹克运动会向我们展示了一幅幅完美的气体动力学画面。不管是速滑、雪橇还是跳台滑雪运动员，他们在风洞中的轮廓看上去都几近完美。由于百分之一秒就可能决定胜负，所以尽可能地减小风阻就是迫在眉睫的事情了。

一个移动物体所受的风阻取决于许多因素，例如它的速度，速度增加一倍，物体所受的阻力就会是原阻力的四倍。重要的还有风阻系数，通常它只取决于移动物体的形状。风阻系数缩写为“Cw”，是

一个无单位的数。我们在汽车目录的参数一栏中也可以看到。一辆车（滑冰运动员也是同样）的Cw值越小，它的流线型就越标准。小的Cw值在汽车驾驶中意味着低油耗，在体育运动中则意味着在同样的用力下能够达到更高的速度。Cw值可用传感器在风洞中进行测量。

一面平整的墙或一块玻璃的Cw值为1．1，而一个球体的Cw值为0．45。经过风洞优化设计的汽车其Cw值甚至只有0．15。现在如此多的车辆在外形上类似就是利用气体动力学进行优化的结果。但是，在某些情况下人们也会追求尽可能高的Cw值在希望尽可能实现有效刹车的情况下。例如，标准的降落伞的Cw值就为1．4。

另一方面，大自然向我们展示了“流线型设计”的典范。雨滴的形状拥有极小的Cw值0．05。飞机的承重面只略高一点，Cw值为0．08。另外，承重面向上弯折的机头有助于降低风阻。

风阻系数Cw只取决于物体的外形，而与物体的大小无关。但这只适用于没有涡流和速度较低的情况。在接近音速的情况下，物体的Cw值完全可能高出四倍。在高效率计算机的帮助下可以精准地测量新设计物体的Cw值

空气阻力是汽车在空气介质中行驶，汽车相对于空气运动时空气作用力在行驶方向形成的分力，空气阻力与汽车速度的平方成正比，车速越快阻力越大。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，则会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。

风阻系数

风阻系数Cd是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小，说明它受空气阻力影响越小，反之亦然。风阻系数与油耗是成正比的关系，风阻系数越低的车子，油耗就越低。而且有一个公式：W=Cd×V的二次方，W代表车辆所消耗的油耗、Cd为车辆风阻系数、V为车速。从公式中可见，任何细微的风阻系数变化，都被速度加以放大，而这损耗的功率对于油耗就不利。另外也有测试标明，当轿车以80km/h行驶时，其中60%的功率是克服风阻的。

汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生纵向、侧向和垂直等三个方向的空气动力量，其中纵向空气力量是最大的空气阻力，大约占整体空气阻力的80％以上。空气阻力系数值是由风洞测试得出来的。由于空气阻力与空气阻力系数成正比关系，现代轿车为了减少空气阻力就必须要考虑降低空气阻力系数。从20世纪50年代到70年代初，轿车的空气阻力系数维持在0.4至0.6之间。70年代能源危机后，各国为了进一步节约能源，降低油耗，都致力于降低空气阻力系数。现在轿车的空气阻力系数一般在0.28至0.4之间。

摩擦阻力

指空气粘度在车身表面产生的切向力在行驶方向的分力；该力仅占空气阻力总额的9％，在航空和航天中其作为重点考虑对象，在地面一般车辆中可予以忽略。

降落伞是利用空气阻力，依靠相对于空气运动充气展开的可

展式气动力减速器，使人或物从空中安全降落到地面的一种航空工具。主要由柔性织物制成。是空降兵作战和训练、航空航天人员的救生和训练、跳伞运动员进行训练、比赛和表演，空投物资、回收飞行器的设备器材。

在空中运动的物体，受到空气的阻力，在空气中如果速度低于2.5 M（马赫），基本上认为其阻力f与阻力系数k伞的面积S 速度成正比（f=ksv），这时k一般可取为2.937。当其在空气中如果速度高于2.5 M（马赫），由于空气的摩擦，开始出现气动加热现象。其空气阻力可视为f=(1/2)CρSV^2

引例

一些物体的风阻垂直平面体风阻系数大约 1.0 球体风阻系数大约0.5 一般轿车风阻系数0.28-0.4 好些的跑车在0.25 赛车可以达到0.15 飞禽在0.1-0.2 飞机达到0.08 目前雨滴的风阻系数最小在0.05左右

试验表明，空气阻力系数每降低10％，燃油节省7％左右。曾有人对两种相同质量、相同尺寸，但具有不同空气阻力系数(分别是0.44和0.25)的轿车进行比较，以每小时88kin的时速行驶了100km，燃油消耗后者比前者节约了1.7L。