汽车空气动力学(1)
第三章 汽车空气动力学
回主目录
气动阻力由五部分组成：
1. 2. 3. 4. 形状阻力，占总阻力58%； 诱导阻力，占总阻力7%； 摩擦阻力，占总阻力9%； 干扰阻力，占总阻力14%； 这几部分阻力的大致比例 如图3-2所示。
图3-2
5. 内循环阻力，占总阻力12%。
回主目录
3.2.1
形状阻力
当汽车行使时，气流流经汽车表面过程中，在 汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流， 如图3-3中在车身后部有明显的涡流区，在涡流区产 生负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的阻力 是压差阻力，又因为这都和车身形状有关，也称为 形状阻力，它占整个阻力的58 0 。
2 C xi C y
C xi Fxi
1 Vr2 A 2
（3-1）
b2 A
式中，b为汽车宽度，m ；
为空气密度，kg
m3 m2 。 A为汽车正投影面积，
诱导阻力占总空气阻力的 7 0 0 。
回主目录
3.2.3
摩擦阻力
汽车空气阻力中的摩擦阻力是由于空气 的粘性在车身表面上产生的切向力造成的。 空气与其它流体一样都具有粘性，当气流流 过平板时，由于粘性作用，空气微团与平板 表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气体的 流动，形成一种阻力称为摩擦阻力，约占总 空气阻力的 9 0 0。
回主目录
第六节
侧风作用下的气动阻力系数
在侧风作用下直线行驶的汽车受到由行驶速度产 生的行驶风 (负号表示与行驶速度方向相反)和侧 风 r 的影响，气流流入合成速度 w 就是两者的矢量 和： w
其合成速度 与汽车轴线成 角 ( 图3-6 )。
r
r w 2w cos 式中 ' ——风与汽车轴线夹角。
汽车空气动力学[1]
![汽车空气动力学[1]](https://img.taocdn.com/s3/m/2c216af7e45c3b3566ec8b09.png)
汽车空气动力学[1]
空氣動力零件與配件之研究
• 前擾流器 • 後擾流器 • 裝置前後擾流器的效果 • 側護裙 • 其它空氣動力零件
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
適當面積與角度可減少阻力與 揚力、偏向力矩
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
•
衰弱現象----煞車鼓過熱摩擦係數降低
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
汽車行駛性能-- 2.曲線行駛阻力
• 1.操縱性能---可依駕駛者意志而行駛性能
•
1. 轉彎向心力 (道路斜度、輪胎變形
•
2.轉向特性 (轉向過度、不足、
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
2020/11/23
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学[1]
最高速度如何決定
汽车空气动力学[1]
揚力
• 柏努力定裡
• 上方流速快 壓力就低
• 車輛上方壓 力低於下方， 車輛產生揚 力
汽车空气动力学[1]
• 摩擦阻力 • 誘導阻力 • 壓力阻力
空氣阻力
• 邊界層厚度 • 空氣阻力係數(Cd)
汽车空气动力学[1]
摩擦阻力
• 摩擦阻力：空氣貼於車身表面產生之阻力
風洞
• 空氣阻力測試裝置
汽车空气动力学[1]
車輛與空氣
• 1.空氣的 特性 • 2.空氣的 密度 • 3.空氣的 黏度 • 4.邊界層
汽车空气动力学[1]
汽车空气动力学
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
汽车动力学之空气动力学-文档资料
• 将空气动力平移至汽车质心Cg，就有一附加力矩，其三个分力矩分别为： 侧倾力矩(Rolling Moment) MX、俯仰力矩(Pitching Moment) MY、横
摆力矩(Yow Moment) MZ。
空气动力的表达式
空气阻力Ｄ与气流速度的平方V2成正比，与汽车迎风面积Ａ成正比。常 表示为与动压力、迎风面积成正比的形式：
P 在物面法向速度梯度为零( Y Y=0=0 )时，气流开始分离。靠近物面 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 物面隔开。
e e
1.空气动力学基础知识节
• 尾流区 在分离点后，是一不规则流动的
涡流区，总体上是静止不动的“死水 区”。物体向前运动时，它随之运动， 故称“尾流”。
流体经过狭窄通道时压力减小的现象。
发动机化油器喉管
同向行舟:
热水淋浴器:
吹纸条:
球浮气流：
第一章 空气动力学基础知识
1.2 空气的粘滞性和气流分离现象
达朗贝尔悖论(d’Alembert‘s Paradox)
对于上下对称，左右对称的物体，在气流中所受流体作用的合力 应为零。这显然不符合客观现实情况。(Irrotational flow of a nonviscous fluid about an object produces no drag on the object. This peculiar result is known as d'Alembert's paradox. )
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。
1.空气动力学基础知识节
附面层(boundary layer)
由于流体的粘性，靠近物面处的流体有粘附在物面的趋势，于是有一 流速较低的区域，即为附面层。
汽车空气动力学-第一章
长尾流线形造型阶段
1936年瑞典绅宝(SAAB)汽车公司生产的 Type92也是在“J型车”造型的基础上设计 的具有代表性的实用车型。
1922 1923 1927 1933 1936 1939
长尾流线形造型阶段
1939年，在路德维革·普朗特指导下，设计 的“半车身”汽车
使车身周围的流场在内 部空间尽可能大的前提 下保持连续； 底部光滑；
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。
各有利弊、相辅相成
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
长尾流线形造型阶段
1927法国的克拉维奥（F.Clavera）依据水滴 形设计的“空气动力汽车”。
1922 1923 1927 1933 1936 1939
长尾流线形造型阶段
1933克莱斯勒在“J型车”基础上设计的车型， 为减小气动阻力，采用了极为夸张的流线形轮罩。
1922 1923 1927 1933 1936 1939
★汽车色彩的喷涂将在鲜艳中体现出柔和感和透明感，因而会 格外赏心悦目。
汽车空气动力学的四个发展阶段
基本形
流线形
细部优化
整体优化
1899－1922
1922－1967
1974－
1983－
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。采用了鱼雷形、飞艇形、船尾 形等水滴形汽车外形。
现代车基本上都是楔形车型。
汽车空气动力学1
代 号 FX(CX) FY(CY)
CY
升力
Lift
FZ(CZ)
MX(CMX)
L(CL)
MR(CRM)
L(CL)
R(CR)
CZ
侧倾力矩
Rolling moment
CMX
MX
俯仰力矩
Pitching moment
MY(CMY)
MZ(CMZ)
MP(CPM)
MY(CYM)
M(CM)
良好的形状以降低汽车的气动阻力，不但可以 提高汽车的动力性，而且还可以提高汽车的燃 料经济性。对于高速汽车来说，空气动力稳定 性是汽车高速安全行使的前提。 随着汽车工业发展与汽车行驶速度日益提高， 汽车空气动力学亦愈来愈受到重视，其研究工 作日益深入，汽车空气动力学已发展成为流体 力学一个重要分支学科。汽车空气动力学与航 空、船舶、铁路车辆，在研究流场、空气动力 学方面有许多相似之处，但是汽车行驶在地面 上是种钝头体，汽车行驶状态异常复杂，因而 汽车空气动力学亦区别于上述分支学科，
气动阻力系数是一个无量纲数，它代表了气动 阻力与气流能量之比。对于其它气动力系数也 类似，对于气动力矩系，上式应除以一个特征 长度单位，使其成为无因次量，例如侧倾力矩 系数CMx MX CMX (1-2) 1 Vr2 AL 2 式中，L为汽车特征长度（如轴距L）。
表1-1给出了六分力的名称及系数公式。
N(CCN)
CMY
横摆力矩
Yawing moment
CMZ
1 Vr2 AL 2 MY 1 Vr2 AL 2 MZ 1 Vr2 AL 2
1.2 气动阻力
空气作用于车身的向后的纵向分力称为 气动阻力，这种阻力与车速平方成正比，为 了克服气动阻力所消耗的功率和燃料是随车 速的三次方急剧增加的，当车速超过100km/h 时，发动机功率有80%用来克服气动阻力，要 消耗很多燃料，在高速行使时，如能减少10% 的气动阻力，就可使燃料经济性提高百分之 几十，当前汽车设计师十分重视气动阻力系 数Cx，因为它直接关系到汽车动力性，经济 性和轻量化带来很多好处。
汽车空气动力学
发展期的汽车空气动力学造型
受二战影响，整个40年代上半期的汽车工业基本处于停滞状态。美 国在战后的几十年时间里，汽车设计的方向是强调动力性而不是空 气动力学。技术成熟的V8发动机和便宜的汽油价格，使得流线型设 计的车型得不到公众的认可。
由于战后在燃油成本和经济上的显著差异，相比美国人，欧洲人此 时更青睐于方便，经济、便宜的小型车，欧洲厂商在小型车上看到 了更多可以采用空气动力学设计的地方。1948年款的中置发动机三 座Wimille两门轿车，明确的表明了欧洲人是怎样继续推动汽车空气 动力学发展的。
连续性方程和伯努利方程
（1）连续性方程 汽车周围的空气流动基本可以假设为定常流动。由于汽车周 围的空气压力变化不大，可近似认为空气密度不变，因此流 过流束任一截面的流量彼此相等。即：
1V1A1 2V2A2 C 1
式面中上，的平1均和流2速是；1A、1 2和截A面2 是上1的、平2均截密面度的；面V积1 ；和是V 常2 是数1。、2截
第四章 汽车空气 动力学
汽车空气动力学 概述
汽车所受的气动 力及力矩
气动力对汽车性 能的影响
汽车外形与气动 特性关系
风洞试验
汽车空气动力学造型发展历程
初期的理想空气动力学造型探索
汽车领域里，首先向空气动力学寻求了帮助的是赛车，1899 年金纳茨设计出“子弹型”汽车，最高时速超过了105km/h， 是历史上首次突破100km/h时速的汽车。
第四章 汽车空气 动力学
汽车空气动力学 概述
汽车所受的气动 力及力矩
气动力对汽车性 能的影响
汽车外形与气动 特性关系 风洞试验
汽车空气动力学 造型发展历程
空气动力学基础 知识
汽车周围的流场
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
汽车空气动力学
汽车表面的附面层
精品PPT
发动机罩与前风窗凹处的涡系
精品PPT
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：
精品PPT
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。
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。
精品PPT
迎风面积的定义
精品PPTຫໍສະໝຸດ 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
精品PPT
3、汽车行驶时受到的气动力和力矩
3.2 气动力矩
精品PPT
轿车空气动力学研究内容
精品PPT
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,分t 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，称为“非定常流场”；不随时间变化的流场， 称做“定常流场”。 “流线”——为了研究气流的运动，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。
汽车空气动力学简介1
二
空气动力学特色
经典流体力学(Hydrodynamics)：流体不可压缩，控制 方程只涉及运动学（质量守恒）和动力学（牛顿定律） 空气动力学考虑可压缩性，涉及运动学、动力学、热 力学（能量守恒）和气体的状态方程共四个方面的相 互耦合。空气动力学涉及低速和高速，气体动力学只 涉及高速，汽车空气动力学研究低速运动，不考虑气 体的物理化学效应。 预备内容：热力学（状态方程、热力学定律、完全气 体的热力学特性、统计物理等）与流体力学基本方程
A点以前，压力沿车身长度方向是递减的，即吸力越来 越大。A点以后是递增的，分离多发生在A点以后，因 此排气口放在这一区域，可以起到吹除作用，延缓气流 分离。
负升力实际改善了高速时轮胎的抓地性能，所以也改善高 速时的加速性。空气动力对稳定性的影响：稳定性是指处于平 衡状态的系统（车辆和作用在上面的力就是一个系统），由于 外来干扰（有限度的）而使平衡破坏时，在干扰除去后，靠系 统自身力量，回复原来状态的能力。它是与操纵性相对的，后 者是指改变原来平衡状态的能力。过高的稳定性，会使操纵性 变坏。 不管是从刹车、稳定性以及过弯速度看，后平尾的负升力 都扮演着重要的有利角色。为了提高它的效率，常在两端加垂 直翼面，使平尾效率接近无限翼度，增加负升力，减小诱阻。 同时若使用开缝襟翼，还能在有限翼展长内，获得更好的 负升力效果。有些赛车，没有规定底部必须为平面时，也可利 用车身底部曲面来产生负升力。 甚至将车身侧壁向下伸出，阻断产生涡流的强度。但这些 流动都非常复杂，理论很难解决，往往是在试车中，不断完善 的。更细微的改进，有很多地方，还要接合每站赛道的特点， 专门进行改装，以取得最佳效果。
四
流场中物体所受空气动力
理想气体没有粘性，所以没有摩擦，没有能量损失， 只有动、静压的转换。流经物体后，速度可以完全恢 复，所以柱体上不产生阻力，也不产生升力。（物体 上所受的力在气流速度方向的分力称阻力，垂直速度 的称升力。）
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)。
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。
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。
- 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)。
•
衰弱現象----煞車鼓過熱摩擦係數降低
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽車行駛性能-- 2.曲線行駛阻力
• 1.操縱性能---可依駕駛者意志而行駛性能
•
1. 轉彎向心力 (道路斜度、輪胎變形
•
2.轉向特性 (轉向過度、不足、
汽车空气动力学(1)
空氣動力零件與配件之研究
• 前擾流器 • 後擾流器 • 裝置前後擾流器的效果 • 側護裙 • 其它空氣動力零件
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
適當面積與角度可減少阻力與 揚力、偏向力矩
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽車風洞實驗裝置
• 空氣動力測試
• 測定空氣動力方法
•
四輪支架天枰法
•
支柱架測定法
•
吊線測定法
• 風洞實驗裝置
汽车空气动力学(1)
賽車風動---比較測試前後四輪受力
汽车空气动力学(1)
模型車
汽车空气动力学(1)
精度高---鋼琴線受拉力
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
市售擾流器之功效
• 擾流器的材質---發泡氨基甲酸乙酯 • 前、後揚力平橫-----穩定性 • 下壓力
汽车空气动力学(1)
3rew
演讲完毕，谢谢听讲!
再见，see you again
23.11.2020
汽车空气动力学(1)
• 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
•
車速
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
行 車 性 能 曲 線 圖
汽车空气动力学(1)
汽車行駛性能-- 1.直線行駛性能
• B. 慣性行駛性能 ---平坦水平路面、踩下離 合器、或在空檔來切斷動力時，依慣性力 所能行駛多遠距離性能。
空氣流動被剝離地點---邊界層 邊界與空氣99%相同流速距離--邊界層厚度
汽车空气动力学(1)
剝離越早發生，渦流越大，空氣阻力越大
汽车空气动力学(1)
空氣阻力係數CD
• CD = ( D / S )
•
---------------
•
0.5 ρV2
• D 空氣阻力
• S 前投影面積
• ρ 空氣密度
汽車空氣動力學
授課者：張永瑞 副教授
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽車行駛阻力
• 1.滾動阻力 D1 = μ r W1
• 2.空氣阻力 Ra = K A V2
• 3.斜坡阻力 Rg = W sinθ
• 4.加速阻力 Rac = W *α / g (改變慣性阻力)
•
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
空氣動力實驗—流體數值解析
• 運動方程式 • 流動流線 • 壓力分佈與流速向量
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
賽車的實車風洞實驗
• March 802 的實車風動實驗 • 發生強大的下壓力與轎車的情況不同 • 賽車周圍的氣流
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
車輛周圍的氣流
• 依渦流的壓力差會產生阻力 • 減低行車阻力因素 • 氣車周圍氣流
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
車輛空氣動力實驗
• 後翼形狀的實驗 • 車頭形狀的實驗 • 車尾端形狀的實驗 • 輪胎的空氣動力實驗 • 地面效應實驗 • 前翼形狀的實驗 • 日本磁浮車
• 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
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
設計不同空氣動力特性如何變化
• 省能源與空氣動力之關係 • 風向與空氣阻力係數之關係
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
車輛浮起→方向盤和煞車失效
• 偏向力矩---對行駛穩定性重要
• 俯仰力矩---車輛前後方揚力不同所引起
•
前方揚力大→方向盤效果不好
•
後方揚力→轉向過度
• 賽車前後方下壓力比為 3:7
•
依前突與後翼調整增加下壓力
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
最高速度如何決定
汽车空气动力学(1)
驅動力←→滾動阻力、加速阻力、 坡度阻力、空氣阻力
•
反覆轉向、正常轉向)
• 2.安定性能---車輛受外力變更行進路線，發 生車身振動或傾斜，能否恢復原狀的性能
•
1.方向安定性能 2.車輪橫向滑動
•
3.車輪提升現象 4.車輪擺動現象
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
乘坐舒適性能
• 1.振動 乘坐舒適性能 • 2.環境 乘坐舒適性能
風洞
• 空氣阻力測試裝置
汽车空气动力学(1)
車輛與空氣
• 1.空氣的 特性 • 2.空氣的 密度 • 3.空氣的 黏度 • 4.邊界層
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
車輛周遭流動氣流效應
汽车空气动力学(1)
作用於車輛的空氣動力
• 流體移動會推動物體 • 汽車正面承受空氣動力 • 汽車承受橫風 • 汽車的六個分力(三力、三力矩) • 汽車承受三種壓力(揚力及橫力、空氣阻力)
汽车空气动力学(1)
汽車振動
• 1. 上下 跳動 • 2. 前後 俯仰 • 3. 左右 榥動 • 4. 旋轉 平擺 • 5. 上下振動容許界線---依振幅及頻率 • 6. 乘坐舒適係數 =振幅 /容許振幅
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
環境 乘坐舒適性能
• 1. 噪音 --- (引擎、齒輪、排氣管、輪胎、
• V 車與空氣相對速度
• N 引擎動力
D=0.5 ρV2 *S *CD N=D*V/75
汽车空气动力学(1)
觀查空氣流動
• 1. 氣流可視化技術 • 2. 油膜、油滴法 • 3.流煙法
汽车空气动力学(1)
1. 氣流可視化技術
汽车空气动力学(1)
2. 油膜、油滴法
汽车空气动力学(1)
3.流煙法
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)汽车空气ຫໍສະໝຸດ 力学(1)汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
裝置各種空氣動力零件其空氣動力 如何變化
•
車身共振、風切聲)
• 2. 座椅及內裝
• 3. 空氣調節性能
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
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
汽车空气动力学(1)
空氣阻力實驗
• 依重鎚落下時 間長短決動空 氣阻力大小
汽车空气动力学(1)
(直線 及 迴轉 慣性 )
• 全部行駛阻力 = D1 + Ra+ Rg+ Rac
汽车空气动力学(1)
1. 滾動阻力
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
2. 空氣阻力
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
3.斜坡阻力 Rg = W sinθ
汽车空气动力学(1)
汽车空气动力学(1)
汽車正面承受空氣動力
汽车空气动力学(1)
汽車承受橫風
汽车空气动力学(1)
汽車承受三種壓力(揚力及橫力、空 氣阻力)
汽车空气动力学(1)
汽車的三力矩
• 車輛行駛 重要之力
• 空氣阻力 • 揚力 • 偏向力矩 • 俯仰力矩
汽车空气动力学(1)
• 揚力—對高速行駛穩定性重要
•
•
與表面積成正比
汽车空气动力学(1)
• 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)