经典汽车空气动力学
经典汽车空气动力学课件.ppt
方向60m/s，出口边界为压力出口，出口相对压力为0。 湍流动能k 和湍流耗散度ε 分别为0.024 和0.01 求解计算
改变车头前缘发动机罩的高度值H，即改变发动机 罩的倾角(图2.3a) ，同时改变发动机罩与挡风玻璃交接 的位置， 从而改变挡风玻璃的倾角γ (图2.3b)，对多组 不同参数下的模型进行外流场的数值模拟。
图1.9 1:1模型并加车轮
图1.10 考虑附属空隙设计
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1.4 车身整体优化造型概况
2000年我国华南理工大学黄 向东教授所领导的研究小组，也 进行了有关最佳车身气动造型方 面的研究。
在提出相关参数和要求的前 提下，运用CFD(Computational Fluid Dynamics)手段模拟并提出 一个完全数字化的理想基本形体， 如图1.11，并在此基础上制成 1:3模型进行风洞试验，如图 1.12模型实测最小气动阻力系数 为0.122。
图1.7 “鲸状”理论模型
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1.4 车身整体优化造型概况
5、Morelli模型
1976年，由意大利科学 院资助，在平宁法力那 （Pininfarina）风洞中进行一 项旨在探求最优化的轿车外形 研究工作，当时的目标是力图 创造出一种具有优异气动性能 的轿车外形。
以A.Morelli教授为首的课 题组在深入研究的基础上首先 获得一个比例为1:2的基本形 体，如图1.8所示，其为阻力 系数0.049。
数值工具的发展取决于对气流复杂流动特性的更深入的了 解和更精确数学模型的建立。因此，数值计算不可完全替 代物理试验，两者是互补的关系。
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汽车空气动力学相关书籍
汽车空气动力学相关书籍
关于汽车空气动力学的书籍有很多，其中比较知名的是《汽车空气动力学》、《赛车空气动力学》等。
这些书籍系统介绍了汽车空气动力学的基本原理、计算方法、优化设计等方面的知识，对于从事汽车设计、研发和改进等方面工作的人员来说非常有用。
其中，《汽车空气动力学（第2版）》是2022年人民交通出版社出版的图书，作者是胡兴军。
该书以汽车空气动力学理论及其相关的流体力学基础为出发点，详细介绍了轿车、客车及载货汽车等车型的气动特性，汽车尘土污染及气动噪声等汽车空气动力学专题，汽车发动机冷却及驾驶室通风等内流问题，汽车空气动力学试验技术及汽车空气动力学数值计算等问题。
该书既有理论分析又有应用实例，叙述较为系统全面，为学生提供了汽车空气动力学理论及试验所必需的专业基础知识。
此外，还有一些专门针对赛车的空气动力学书籍，例如《赛车空气动力学》等。
这些书籍重点介绍了赛车空气动力学的基本原理、设计技巧和优化方法等方面的知识，对于从事赛车设计和改进等方面工作的人员来说也非常有用。
除了以上的书籍外，还有一些杂志和论文等参考资料可以帮助了解汽车空气动力学方面的知识。
例如，《汽车工程》、《汽车技术》等杂志经常刊登有关汽车空气动力学的文章和研究成果，可以帮助读者了解该领域的最新进展和趋势。
总之，汽车空气动力学是一门非常有用的学科，对于从事汽车设计、研发和改进等方面工作的人员来说非常重要。
通过阅读相关书籍和参考资料，可以更好地了解该领域的知识和进展，为实际工作提供指导和帮助。
空气动力学原理(经典)
如果在汽车行驶时,流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上,我们称之为ATTECHED或者LAMINAR (即所谓的流线型)。而水滴的形状就是现今我们所知的最为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的LAMINAR ,其实传统的汽车形态也可以达到很好的LAMIAR的效果。常用的方法就是将后挡风玻璃的倾斜角控制在25度之内。FERRARI 360M和丰田的SUPRA就是有此特点的双门轿跑车。
其实仔细观察这类轿跑车的侧面,就不难发现从车头至车尾的线条会朝着车顶向上呈弧形,而车底则十分的平坦,其实这个形状类似机翼截面的形状。当气流流过这个机翼形状的物体时,从车体上方流过的气体一定较从车体下方流过的快,如此一来便会产生一股浮升力。随着速度的升高,下压力的损失会逐渐加大。
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虽然车体上下方的压力差有可能只有一点点,但是由于车体上下的面积较大,微小的压力差便会造成明显的抓着力分别。一般而言,车尾更容易受到浮升力的影响,而车头部分也会因此造成操控稳定性的问题。
尾翼和扰流器的简史
早在上世纪30年代,各大车厂已经开始致力于降低气流拉力,而对于浮升力的研究,各车厂大致要到60年代才开始关注。FERRAR的赛车手RICHIE GINTHER于1961年发明了能产生下压力的车尾扰流器,他也因此闻名于世。随后的FERRARI战车也都使用此项设计。而第一部使用前扰流器(俗称气霸)的汽车应该是大名鼎鼎的FORD GT40。这部车在超越时速300KM/H时所产生的浮升力令其成为一部根本无法驾驭的汽车,据说在加装了前气霸之后, GT40在达到极速时前轮的下压力由原来的310磅激增至604磅! ! !至于第一部使用尾翼的汽车我没有准确的资料,不过据说时道奇于60年代末生产的CHARGER DAYTONA PLYMOUTH SUPERBIRD。
汽车空气动力学六分力
汽车空气动力学六分力
汽车空气动力学是研究汽车在空气中运动时所受到的力学效应及其
影响的学科。
其中的六分力是指汽车在空气中运动时所受到的六种力
学效应，它们分别是：
1. 阻力力：汽车行驶在空气中时，空气对汽车的阻力会产生摩擦作用，阻力力会使汽车的速度减慢或者保持恒定。
降低汽车的阻力力就能提
高汽车的速度和燃油经济性。
2. 升力力：当汽车在空气中行驶时，车体会对空气产生波动，这些波
动会形成气流，气流会产生向上的力量，也就是升力力。
升力力的大
小取决于汽车的速度、形状、车身倾斜角等因素。
3. 重力力：汽车在地球引力的作用下，受到的向下的力量就是重力力，它是使汽车沿着地面行驶的主要力量。
4. 侧向力：当汽车在高速行驶时，风力会对车身施加侧向切向力，这
个力量被称为侧向力。
侧向力的产生是由于车身的横向移动和风的侧
向作用力相互作用。
侧向力的大小取决于车速和侧向风的作用角度。
5. 即时力：即时力是汽车在高速行驶时所受到的一种向前的推力，它
的大小取决于汽车速度和空气密度。
6. 附着力：汽车在行驶时，轮胎需要与地面保持一定的接触力，这个
力被称为附着力。
附着力的大小与轮胎的材料、大小、胎压以及路面情况等因素有关。
以上就是汽车在空气动力学中的六个重要的力学效应。
研究这些效应可以帮助向我们更好地了解汽车在空气中的行驶原理和提高汽车的燃油经济性。
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。
汽车空气动力学原理解析
汽车空气动力学原理解析当我们驾驶汽车在道路上疾驰时，可能很少会去思考空气对车辆行驶的影响。
但实际上，汽车空气动力学在车辆的性能、燃油效率、稳定性和舒适性等方面都起着至关重要的作用。
首先，让我们来了解一下什么是汽车空气动力学。
简单来说，它研究的是汽车在行驶过程中与空气相互作用的规律，以及如何通过优化车辆的外形和结构，来减少空气阻力，提高车辆的性能和效率。
空气阻力是汽车行驶中需要克服的主要阻力之一。
当汽车行驶时，空气会在车身表面形成一层边界层。
这层边界层的摩擦力会产生阻力，而且汽车前方的空气被压缩，形成压力波，后方则形成低压区，前后的压力差也会产生阻力。
这些阻力的总和就是我们常说的空气阻力。
空气阻力的大小与车速的平方成正比，这意味着车速越高，空气阻力对车辆性能和燃油消耗的影响就越大。
那么，汽车设计师们是如何运用空气动力学原理来降低空气阻力的呢？车辆的外形设计是关键。
流线型的车身能够有效地减少空气阻力。
比如，车头部分通常设计成较为圆润的形状，这样可以减少空气的冲击和分离，使气流更顺畅地流过车身。
前挡风玻璃的倾斜角度也经过精心设计，既能提供良好的视野，又能减少气流的阻力。
车身侧面的线条要尽量平滑，避免出现突兀的凸起或凹陷。
车尾部分的设计同样重要，一个良好的车尾设计可以减少车尾的乱流，降低阻力。
除了外形，车辆的一些细节设计也对空气动力学有着重要影响。
例如，后视镜的形状和位置，如果设计不合理，会在行驶中产生较大的阻力。
现在很多车型都采用了更符合空气动力学的后视镜形状，或者使用摄像头代替传统后视镜，以降低阻力。
车辆底部的平整度也很重要，不平整的底部会使气流紊乱，增加阻力。
因此，一些高性能汽车会在底部安装护板，使气流能够更顺畅地通过。
汽车的进气和散热系统也与空气动力学密切相关。
进气口的位置和形状要既能保证足够的进气量，又能减少阻力。
散热格栅的设计也要考虑到气流的流动，以提高散热效率的同时降低阻力。
此外，汽车的风阻系数是衡量其空气动力学性能的一个重要指标。
奇瑞轿车的空气动力学原理
奇瑞轿车的空气动力学原理奇瑞轿车的空气动力学原理主要是指车辆在行驶过程中与空气的相互作用和对车辆性能的影响。
这个原理主要涉及到底盘、车身以及空气动力学设计等方面。
首先，底盘部分对于奇瑞轿车的空气动力学性能有重要影响。
底盘的设计通常包括车底平整度、底离地高度以及底部引导装置等。
一个平整的底盘可以减小车底发生潮湿现象（俗称“吸地”）的概率，降低空气的黏附力，从而减小了车辆的阻力并提高了速度。
此外，合理的底离地高度可以减小车底与地面之间的间隙，减少空气的进入，减小阻力。
其次，车身的设计也对奇瑞轿车的空气动力学性能有显著的影响。
车身外形的流线型设计是空气动力学设计的重要一步。
流线型外形可以减小车辆与空气的面积接触，降低空气的阻力，减小能耗，并提高车辆的速度。
此外，合理的车身设计还可以减轻车辆因为空气的阻力而带来的不稳定性，提高操控性。
此外，奇瑞轿车的空气动力学设计还包括了一些辅助装置的应用。
例如，空气阻力降低装置、空气动力学平衡装置等，都为提升车辆的空气动力学性能起到了重要作用。
这些装置可以通过改变车身的形状或者通过增加汽车结构的空气动力特性，从而使汽车在高速行驶时更具稳定性和操控性。
在实际的空气动力学设计过程中，奇瑞轿车的制造商通常会利用流体力学分析，结合设计软件、风洞实验等手段来进行优化设计。
通过这些手段，汽车制造商可以模拟车辆在不同速度下与空气的相互作用情况，获取重要的气动力学参数，并进行相应的设计和调整。
总之，奇瑞轿车的空气动力学原理是通过对底盘、车身以及辅助装置的设计和优化，减小与空气的摩擦和阻力，从而提高车辆的速度、稳定性和能效。
这些设计能够通过科学分析和实验验证，来优化车辆的空气动力学性能，提供更好的驾驶体验。
汽车空气动力学相关书籍
汽车空气动力学相关书籍汽车空气动力学是研究汽车在空气中运动时所受到的力学原理和影响的学科。
它是汽车工程领域中的重要分支，对于设计高效的汽车和改善汽车性能至关重要。
本文将以人类的视角来描述汽车空气动力学相关书籍，力求使读者感到仿佛是真人在叙述。
1. 《汽车空气动力学入门》这本书是一本初学者的指南，旨在向读者介绍汽车空气动力学的基本概念和原理。
通过生动的实例和通俗易懂的语言，作者详细解释了空气动力学对汽车性能的影响，如气流阻力、升力和下压力等。
读者可以从中了解到汽车设计中的关键问题，以及如何利用空气动力学原理来改善汽车性能。
2. 《流线型设计与汽车空气动力学》这本书探讨了汽车外观设计与空气动力学的关系。
作者通过对流线型设计原理和汽车空气动力学的解析，揭示了流线型设计对汽车空气动力学性能的重要影响。
读者将了解到不同形状和曲线对空气流动的影响，并学会如何利用流线型设计来减小气流阻力，提高汽车的燃油经济性和稳定性。
3. 《高速汽车空气动力学研究》这本书着重研究了高速行驶汽车的空气动力学问题。
作者通过对风阻和升力等关键参数的详细分析，揭示了高速行驶中汽车所面临的挑战和限制。
读者将了解到高速行驶对汽车空气动力学性能的要求，以及如何通过改进车身设计和空气动力学优化来提高汽车的高速性能和稳定性。
4. 《汽车空气动力学与驾驶体验》这本书将汽车空气动力学与驾驶体验结合起来，探讨了汽车空气动力学对驾驶感受的影响。
作者通过详细解释气流阻力和下压力等参数对汽车操控性能的影响，帮助读者理解为什么一些车辆在高速行驶时更加稳定和安全。
同时，作者还提供了一些驾驶技巧和建议，帮助读者更好地适应不同的驾驶环境。
5. 《未来汽车空气动力学的挑战与展望》这本书展望了未来汽车空气动力学的发展趋势和挑战。
作者分析了新能源汽车和自动驾驶技术对汽车空气动力学的影响，并探讨了如何利用先进的仿真和优化技术来改进汽车设计。
读者将了解到未来汽车空气动力学研究的前沿领域，以及对环境友好、高效能源利用的汽车设计的重要性。
汽车空气动力学2
2．汽车周围的涡系
图5-30 发动机罩与前风窗凹处的涡系
图5-31 汽车周围涡系状况
图5-32 汽车尾部涡系
图5-33 汽车三种典型 尾部涡系
图5-29 汽车三种尾部纵向对称面流谱
3．汽车表面流谱
图5-34 一轿车前部各细部表面流谱
图5-35 低阻阶梯背后部的表面流谱
4．汽车内部流谱
图5-36 典型轿车发动机室内部流谱
第五章 汽车空气动力学设计 第一节 汽车气动造型
一、气动造型的演变历程 1.箱型车
图5-2 箱型轿车
图 5-1 带简单车蓬的车身
2．甲虫型车
图5-4 甲虫型轿车
图5-3 F·Porsche
3．船型车
图5-5 船型轿车
图5-6 车身高度和宽度演变
4．鱼型车
5．楔型车
图5-7 鱼型轿车
图5-8 楔型轿车
、 汽车理想气动造型及发展趋势
图5-9 水珠、水滴
图5-10 理想流线型与实际 车型
图5-11 水珠形阻力系数与地面距离
图5-12 带弯度水滴型与与地面距离
图5-13 “鲸状”理论模型
图5-14 A.Morelli提出的基本形体
图5-15 A.Morelli提出的车身模型
图5-16 考虑更多细节的 车身模型
车 型 一汽大众奥迪A6 一汽捷达GiX
A 2.270 2.003 2.297 2.255 2.054 2.079 2.133 2.144 2.325 2.324 2.334 2.239 1.964 2.412 2.198 2.811 2.284 2.288 2.279
CD 0.321 0.32 0.30 0.32 0.32 0.30 0.29 0.30 0.25 0.27 0.37 0.28 0.31 0.29 0.31 0.36 0.312 0.28 0.27
汽车中空气动力学
在处理高速空气动力学问题时，采用哪种耦合求解器效果更好？为什么？ 高速空气动力学问题也属于可压缩流动的范围，在Fluent中原则上，使用Pressure-based和Density-based求解器都可以。从历史根源上讲，基于压力的求解器以前主要用于不可压缩流动和微可压缩流动，而基于密度的求解器用于高速可压缩流动。现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范围流动，但总的来讲，当计算高速可压缩流动时，基于密度的求解器还是比基于压力的求解器更有优势，因此，在使用Fluent计算高速可压缩流动时，从理论上来讲使用Density-based求解器应该会更合适。 也许有很多人对于Pressure-based和Density-based求解器的原理的认识还不够深，在此稍微介绍一下： 求解Navier-Stokes方程的计算方法根据连续方程的处理方式，可以分为密度法和压力法。不论是密度法还是压力法，速度场都是由动量方程所控制，差别在压力场的确定方法上，密度法是通过连续方程确定密度，再由状态方程换算压力，这一方法多用于可压缩流动，作一定修正后，也可用于低马赫数流动，而这一流动已被看做不可压缩流，但此时精度及鲁棒性都有所降低，对于湍流甚至会失去有效性。密度法的弱点正好是压力法的长处，压力法是通过压力方程或压力修正方程来获得压力场，由于其鲁棒性及有效性，得以广泛使用。该方法原是作为求解不可压缩流动发展起来的，但也可以推广到可压缩流的计算上。这两种方法在求解思路上也有所不同，密度法多用同步求解各变量，而压力法则常为顺序求解各变量。显然顺序求解的一个优势是便响（The effect of vehicle spacing on the aerodynamics of a representative car shape）.pdf CFD模拟道路测量环境——柴油车排气的稀释与气融化（Dilution and aerosol dynamics within a diesel car exhaust plume—CFD simulations of on-road measurement conditions）.pdf 汽车尾气在街道环境中的逸散。根据风洞试验数据（Car exhaust dispersion in a streel canyon. Numerical critique of a wind tunnel experiment）.pdf 汽車風阻說分明.pdf 浅谈棒球和汽车的空气动力学.pdf 将CFD应用于轨道车和机车的空气动力学分析中（Application of CFD to Rail Car and Locomotive Aerodynamics）.pdf 道路车辆的空气动力学（aerodynamics of road vehicles）.pdf
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。
汽车动力学之空气动力学
4. 空气升力
4.2 地面效应
地面对气流的影响，使物体受到的空气动力发生变化的现象。 • 当距离h 较大时，随h 减小，气流加速，压力减小； • 当距离h 较小时 ，附面层的影响随h 减小而突出。随h 减小，气 流减速，压力增大。
4. 空气升力
地效飞行器
苏联KM地效飞行器
天鹅号地效飞行器
信天翁4型地效飞行器
• 压差阻力(Pressure Drag )
在物体背流面，流束的扩展受到尾流区的限制，使流束截面比迎流面小， 其压力较迎流面低。而尾流区的压力与相邻流体压力接近。这就使物体在主 气流方向上受到一个称为“压差阻力”的作用。 • 影响气流分离的因素 • 压力梯度
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。 • 流态
3.空气阻力
• 车身后背上减小诱导阻力的措施
• 选择适当的后背倾角 • 后背后缘处为尖锐棱角
形成稳定的气流分离线；减小转角处产生的诱导阻力。 • 设扰流器
减小诱导阻力，同时减小空气升力。
3.空气阻力
3.4 干扰阻力
干扰阻力是由于车身表面的凸起物、凹坑与车轮等局部地影响着气流 流动而引起的空气阻力。
• 气流在后背的流程越长，诱导阻力越大。 分离点前移，气流在后背的流程减小。
• 后背倾角的变化，对形状阻力与诱导阻力都有影响。 诱导阻力：随后背倾角增大，诱导阻力增大；随分离点前移，增大
速度减缓，进而减小，直至至消失； 形状阻力：随后背倾角增大，形状阻力先减小，再增大；分离点前
移至后背顶端时，不再增大。
4. 空气升力
4.3 汽车外形与空气升力
汽车前端高度
• 汽车前端高度影响流入底部的气流量。 • 进入汽车底部的空气越多，流速越高，压力越小；
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
汽车设计 汽车空气动力学
空气动力学是物理学的一个分支，是研 究物体在空气中作相对运动时，物体与空气 间相互作用关系的一门学科。
应用于汽车的空气动力学基本原理
根据理想流体的伯努利(Bernoulli)压力平衡原
理，气流的动压力和静压力之和应是常数，即
p q 常数
式中，v为空气的流速(m／s)；
或
p
空气的分离现象及涡漩的形成
在汽车前部有一个很小的层流区域，其余部分都是湍流，故可以认为汽车的所有表面实 际上均由湍流附面层所覆盖。
不同车型的车身压力分布
汽车前端形状对气动力特性的影响
汽车前端的形状与结构对气动力特性的
影响甚大，最佳的车头形状应是不使气 流产生剥离。理论上汽车的前端应为流 线形最好，好的前端造型可使其气动阻 力系数变为负值，达-0．015 但γ角降到30°以下时再降低此角，对 降低气动阻力系数和升力系数的效果是 很小的，反而会牺牲车室内的空间。
2)外部气流在通过散热器内部空气通道等处时，由于摩擦、漏气及涡流而损失 了动量。 这些动量损失是内部气动阻力的主要来源，可用下式表示为
vt
vf va
1 C pe 1 g c r f e
式中，vt为通过散热器的平均风速； vf为散热器前的平均风速；va为车速； Cpe为出口的压力系数； ξg为散热器等价压力损失系数； ξc为冷却系水箱的等价压力损失系数； ξr为冷却系冷凝器的等价压力损失系数； ξf为冷却系风扇的等价压力损失系数； ξe为冷却系管道的等价压力损失系数。
承受各种侧向力的能力。
减小升力的措施
将汽车的各个横截面形 心的连线称为中线， 中线的最前端和最后端 分别称为前缘和后缘， 前缘和后缘的连线称为 弦， 弦与汽车行驶方向的夹 角称为迎角。 弦前高后低，则迎角为 正值；弦前低后高，迎 角为负值，
勒芒空气动力学
勒芒空气动力学
勒芒空气动力学是指早期勒芒原型车采用的一种风扇结构空气动力学设计，其最大优点在于可以主动调整空气动力学效应。
一般空气动力学设计会根据赛车行驶速度的变化而产生物理特性的改变，但风扇结构作为主动式的空气动力学设计，车手可以通过改变风扇的旋转频率，从而在车况处于任何情况下，均可以达到与之匹配的下压力参数。
然而，这种设计的优势远超于被动式空气动力学设计，已经严重影响了比赛的公平性，同时，考虑到风扇结构可提供充足下压力的基础是在赛车的四条轮胎均附着于赛道的情况下而达成的，倘若赛车出现剧烈的弹跳，极易造成整台赛车腾空翻滚的事故。
此外，下压力会在一定程度上限制赛车的尾速，在风扇的作用下，赛车的极速甚至可以接近400公里/小时，这对于全场5个小时的全油门路段以及夜间的比赛时段会造成极大的安全隐患。
在多方压力下，这种采用风扇结构的空气动力学设计逐步淡出了勒芒24小时耐力赛以及全球的赛车运动之中，但从现阶段的空气动力学设计来讲，这种风扇的先进理念得到了部分保留，比如存在不少贯穿至底盘与车身覆盖件的导流通道，虽然没有风扇帮助排空车底的气流，但这种将车底气流疏导至车身覆盖件，并且在导流叶片的作用下提升下压力的理念得到了延续，甚至在某种程度上得到了进一步完善与升级。
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《工程流体力学－汽车空气动力学》复习大纲（答案仅供参考）
1、 汽车空气动力学的发展有哪几个时期？
基本型时期、流线型时期、最优化时期
2、 汽车空气动力学的研究方法有哪些？
实验
理论
数值模拟（CFD ）
3、 汽车空气阻力与哪些因素有关？ 式中，CD 称为空气阻力系数；A 称为迎风面积；ρ是空气密度；ur 是相对速度，无风时即为汽车的行驶速度ua （m/s ）。
4、 什么是流体的粘性？流体的粘性与什么有关，怎样变化？
粘性是指在运动状态下，流体具有抵抗剪切变形的能力。
温度是影响流体粘性的主要因素，液体的粘性随温度的升高而减小，气体的粘性随温度的升高而增大。
5、 什么是音速？什么是马赫数？它们是衡量气体的什么性质的指标？
音速（a )：微小扰动在某种介质中的传播速率。
用来衡量气体的压缩性。
音速越大，越不易压缩。
马赫数：用来衡量运动气体的压缩性。
v----气体的运动速度；a---气体的当地音速。
6、 在什么情况下气体可看作不可压缩流体？
Ma 小于0.3时，气体可看作不可压缩流体。
7、 什么是流线？流线有什么性质？
流线（Streamline ）是某一时刻在流场中画出的一条空间曲线，在该时刻，曲线上的所有质点的速度矢量均与这条曲线相切。
流线的几点性质
• 1. 流线簇的疏密程度反映了该时刻流场中各点速度的变化。
• 2. 对于恒定流，流线的形状和位置不随时间而变化。
• 3. 恒定流时，流线和迹线重合。
• 4. 一般情况下，流线不能相交，不能折转，只能是一条光滑曲线。
8、 什么是层流？什么是紊流？
层流（Laminar Flow ）：各流层质点互不掺混，分层有规则的流动状态。
紊流（Turbulent Flow ）：质点运动轨迹极不规则，各流层质点剧烈掺混。
9、 什么是不可压缩一元流连续方程？有什么物理意义？
221r D w u A C F ρ⋅=a v Ma =
各过流断面上体积流量为常数，面积大则流速小，面积小则流速大。
10、 什么是不可压缩气流伯努利方程？有什么物理意义？
p —单位体积的压能，2
2
v ρ―――单位体积的动能。
―――――单位体积的机械能守恒。
11、 汽车表面的压强分布是怎样的？
12、 什么是附面层？
实际流体绕过物体流动时，由于流体粘性的影响在物体表面附近形成沿面的法线方向速度变化很快的薄层。
附面层的外边界将流场分为两个区域：层内粘滞区和层外无粘性区。
13、附面层分离的原因是什么?平板会发生附面层分离吗?
在流动的前方出现增压区是附面层分离的原因。
平板不会发生附面层分离。
因为平板绕流无增压区。
14、压差阻力产生的主要原因是什么？
附面层分离是压差阻力产生的主要原因.
15、汽车所受的空气的力可分为哪些力和力矩？
const
Q A V A V ＝＝＝2211const v p =+2
2ρconst v p =+
22
ρ
16、汽车的气动阻力分为哪几种？各是什么？
（1）压差阻力又称形状阻力
(约占汽车总气动阻力的50%~65%)
（2）摩擦阻力
(约占汽车总气动阻力的6%~11%)
（3）诱导阻力
(约占汽车总气动阻力的8%~15%)
（4）干涉阻力
(约占汽车总气动阻力的5%~16%)
（5）内流阻力
(约占汽车总气动阻力的10%~18%)
17、气动升力是如何产生的？气动升力对汽车性能有何影响？
如图所示，当空气流经上下表面不对称的翼型时，空气质点流经上表面的路程比下表面的路程长，而流经后的空气质点又必须同时在后缘汇合，因此流经上翼面的空气质点速度比流经下翼面空气质点速度高。
根据伯努利定理可知，上翼面的静压比下翼面的静压小，从而在上下翼面间产生压差，产生升力。
气动升力将减小汽车轮胎对地面的压力，影响动力性和制动性能，同时，使轮胎侧向附着力和侧偏刚度降低，影响汽车的操纵稳定性。
18、气动侧力是如何产生的？气动侧力对汽车性能有何影响？
外形不对称、横偏角（气流与汽车纵对称面夹角）产生气动侧力。
气动侧力将使汽车相对原直线行驶方向发生偏移。
19、汽车气动造型的演变历程是怎样的？
箱型――甲虫型――船型――鱼型――楔型
20、汽车的理想气动造型是怎样演变的？
水滴型――带弯水滴型――鲸状――A.Morelli型
21、简述低阻车的开发过程。
22、汽车空气动力学优化设计准则
1） 在满足结构、乘坐舒适性要求的前提下，尽可能采用低阻“钝体”开发车身；
2） 注重车身各局部的气动优化设计；
3） 在满足汽车功能要求的前提下，尽可能减少车身外露附装件，必要的车身外露附装件也
应当尽量使其流线型化；
4） 车身底板应尽可能平整光顺，或者完全覆盖起来；
5） 重视车身内流的系统优化设计，以提高冷却效率和内流场品质；
6） 从设计和工艺上保证车身的完全对称，避免外形气动侧力的产生；
7） 通过造型或加装空气动力学附件达到减小气动升力乃至产生负升力的目的；
8） 通过造型使车身侧风作用点（风压中心）位置略处于重心之后；或加装空气动力学附件，
保证行驶方向稳定性。
9） 通过结构、外形设计、材料选择（包括厚度）、制造工艺等综合手段，尽可能降低气动
噪声；
10） 通过外流场设计以及轮腔和汽车底部气流控制，减少汽车表面尘土污染；
11） 巧妙地综合考虑气动造型和美学造型的协调融合，避免外形设计的雷同化。
23、简述改善侧风稳定性的主要措施和方法。
从设计和工艺上保证车身的完全对称，避免外形气动侧力的产生；
通过造型使车身侧风作用点（风压中心）位置略处于重心之后；
加装垂直尾翼。
24、简述减小汽车空气阻力的主要措施和方法。
（1）发动机盖应向下倾斜。
（2）挡风玻璃应尽量与车顶圆滑过渡。
（3）尽量减少突起物，流线型设计。
（4）在汽车前端保险杠下面安装导流板。
（5）汽车后部最好采用斜背式或直背式。
（6）在汽车后端安装扰流板。
（7）所有零部件在车身下平面内且比较平整。
（8）发动机冷却进风系统的合理设计。
25、综述：如何进行轿车的气动造型设计？。