汽车空气动力学(1)

• V 車與空氣相對速度
• N 引擎動力
D=0.5 ρV2 *S *CD N=D*V/75
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觀查空氣流動
• 1. 氣流可視化技術 • 2. 油膜、油滴法 • 3.流煙法
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1. 氣流可視化技術
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2. 油膜、油滴法
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3.流煙法
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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
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適當面積與角度可減少阻力與 揚力、偏向力矩
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汽車正面承受空氣動力
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汽車承受橫風
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汽車承受三種壓力(揚力及橫力、空 氣阻力)
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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
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• 揚力—對高速行駛穩定性重要
•
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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
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環境 乘坐舒適性能
• 1. 噪音 --- (引擎、齒輪、排氣管、輪胎、
汽車空氣動力學
授課者：張永瑞 副教授
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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)
•
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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
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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
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賽車風動---比較測試前後四輪受力
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模型車
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精度高---鋼琴線受拉力
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裝置各種空氣動力零件其空氣動力 如何變化
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最高速度如何決定
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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
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• 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)
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摩擦阻力
• 摩擦阻力：空氣貼於車身表面產生之阻力
•
衰弱現象----煞車鼓過熱摩擦係數降低
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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、
• C. 制動性能----操作煞車踏板可使汽車經多
•
少距離停下之性能。
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制動性能----影響因素
• 1. 踩煞車方法---踏力
• 2. 煞車性能----煞車蹄片摩擦、輪胎與地面
•
、路面材質、形狀、溫度與滑動狀況
• 3. 制動初速度影響
• 4. 汽車總重量
• 5. 水上滑行現象
• 6.煞車異常現象--氣阻現象(油溫過高、蒸發)
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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
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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
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4.加速阻力
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全部行駛阻力 = D1 + Ra+ Rg+ Rac
汽车空气来自百度文库力学(1)
汽車行駛性能-- 1.直線行駛性能
• 1.直線行駛性能
• A.動力性能 –--爬坡性能 、加速性能、
•
油耗性能、最高速度性能
• 爬坡性能 = D1 + Ra+ Rg
•
=(μrcosθ+sinθ)W+kAV2
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
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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)
•
車身共振、風切聲)
• 2. 座椅及內裝
• 3. 空氣調節性能
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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
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空氣阻力實驗
• 依重鎚落下時 間長短決動空 氣阻力大小
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• 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
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行 車 性 能 曲 線 圖
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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。
(直線 及 迴轉 慣性 )
• 全部行駛阻力 = D1 + Ra+ Rg+ Rac
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1. 滾動阻力
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2. 空氣阻力
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3.斜坡阻力 Rg = W sinθ
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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
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剝離越早發生，渦流越大，空氣阻力越大
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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
• 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
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風洞
• 空氣阻力測試裝置
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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
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車輛周遭流動氣流效應
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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)
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
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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
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最高速度如何決定
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驅動力←→滾動阻力、加速阻力、 坡度阻力、空氣阻力
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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
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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
•
與表面積成正比
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• 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)
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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
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物體表面空氣被剝離→渦流
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•
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
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乘坐舒適性能
• 1.振動 乘坐舒適性能 • 2.環境 乘坐舒適性能