汽车空气动力特性试验(DOC)
汽车空气动力学-实验指导书
XXX学院实验指导书课程编号：1215146016课程名称：汽车空气动力学实验学时： 4适用专业：车辆工程专业制定人：朱思琦制（修）订时间：2019年7月专业负责人审核：贾爱芹专业建设工作组审核：2019年 7月实验纪律要求1. 遵守实验室规章制度，未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备，保持室内安静。
2．注意人身安全和教具完好。
3. 实验课前，必须认真预习实验指导书。
明确实验目的、原理、步骤以及应注意事项。
4. 学生分组实训前应认真检查本组仪器、设备及元器件状况，若发现缺损或异常现象，应立即报告指导教师或实训室管理人员处理。
5.学生要分组完成实验和独立完成实验报告。
实验时要胆大心细，认真观察与记录，分析结果，处理数据，按时保质保量地完成实验任务。
6.实验完毕，经实验教师允许后，方可离开实验场地，务必保持实验室整洁。
7.违反实验室规章制度和操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备，私自拆卸仪器造成事故和损失者，必须写出书面检查，并根据情节严重按有关规定处理。
一、教学目的与基本要求《汽车空气动力学》为车辆工程专业的一门专业选修课。
其主要任务提高学生对汽车空气动力学应用的认识，并简单掌握CFD软件的应用。
《汽车空气动力学实验》是本课程的实践环节和重要组成部分，其目的是通过这样一组实践教学环节的实施，加深学生对于有关风洞和风洞试验的基础知识的理解，初步掌握汽车空气动力学数值计算这项汽车空气动力学研究的重要研究手段，培养和训练学生分析问题、解决问题的能力，培养和训练学生的实践动手能力，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。
1．任课教师要指导学生进行实验准备、实验操作到撰写实验报告独立完成；2. 要求学生进一步掌握汽车空气动力学基本理论知识，了解汽车风洞试验的重要性，了解风洞构造及其分类，掌握汽车风洞试验的主要试验内容。
3．要求学生能够了解在车辆的运行过程中，空气动力学是十分重要的，而空气动力学数值计算的可视化处理是广泛存在的且非常有效的计算手段。
汽车空气动力学
一、汽车空气动力学1、汽车空气动力学是研究汽车与空气相对运动的现象和作用规律的一门科学。
2、汽车空气动力学的重要性：对汽车动力性的影响、对汽车经济性的影响、对操纵稳定性的影响、汽车空气动力学3、汽车在行使时，受到气流的气动力作用，该作用力在汽车上的作用点，我们通常称作为风压中心，记作C.P ，由于汽车外型的对称性，风压中心在汽车的对称平面内，但它不一定与重心（CG ）重合。
4、 为了评价汽车的空气动力性能，引入气动力系数的概念。
如气动阻力系数C X 定义为：式中，F X 为X 向气动阻力；ρ为空气密度；V r 为汽车与空气相对速度；A 为汽车的正投影面积。
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C Mx 式中，L 为汽车特征长度（如轴距L ）。
车动力性，经济性和轻量化带来很多好处。
5、气动阻力组成及其比例定义：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A V F C r X X 221正投影面积动压ρ=⨯=气动阻力AL V 21M C 2r X MX ρ=（1）形状阻力当汽车行使时，气流流经汽车表面过程，在汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流，涡流产生意味着能量的消耗，使运动阻力增大，汽车在前窗下凹角处，在后窗和行李箱凹角处，以及后部尾流都出现了气流分离区，产生涡流，即形成负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的阻力也称压差阻力，又因为这部阻力与车身形状有关，也称形状阻力，它占整个阻力的58%。
底盘 空气动力学
底盘空气动力学底盘空气动力学一、引言底盘空气动力学是指汽车在运动过程中，底盘所受到的空气力的影响。
底盘空气动力学的研究对于汽车的性能和稳定性至关重要。
本文将从车身底盘设计、空气动力学特性以及对车辆性能的影响三个方面进行探讨。
二、车身底盘设计车身底盘设计是底盘空气动力学的基础。
合理的底盘设计可以减小车辆的风阻，提高车辆的稳定性。
一般来说，底盘的设计应该追求低的气动阻力系数。
这就要求车身底部要尽可能平整，并且避免尖锐的边缘和过多的凹陷。
同时，底盘的设计还要考虑到风流的流线性，减小湍流的产生，降低风阻。
此外，车身底部还应设置护板和导流板，以进一步提高底盘的空气动力学性能。
三、空气动力学特性底盘在运动中所受到的主要空气力有升力和阻力两种。
升力是指垂直于车身底部的向上的力，阻力则是与车辆运动方向相反的力。
对于一辆汽车来说，升力的产生主要是由于车辆底部的气流加速和底部面积较大的原因。
而阻力的大小则取决于车辆的速度、气流的密度以及车辆底部的形状等因素。
四、对车辆性能的影响底盘空气动力学对车辆性能有着重要的影响。
首先，底盘的空气动力学性能会直接影响车辆的稳定性。
如果底盘的气动阻力系数过大，会增加车辆在高速行驶时的空气阻力，导致车辆不稳定甚至失控。
其次，底盘的空气动力学性能也会影响车辆的燃油经济性。
当底盘的气动阻力系数降低时，车辆在高速行驶时所消耗的燃油将会减少，从而提高燃油经济性。
此外，底盘空气动力学的优化设计还可以改善车辆的操控性能和刹车性能，提高车辆的安全性。
五、底盘空气动力学的改进方法为了改善底盘的空气动力学性能，可以采取一些措施进行优化设计。
首先，可以通过改变车身底部的形状来降低底盘的气动阻力系数。
例如，通过增加底部的平整面积，减少凹陷和尖锐边缘的设计，以及合理设置护板和导流板等。
其次，可以通过改变车辆的悬挂系统来降低底盘的升力。
例如，采用下压力较大的悬挂系统，可以有效减小车辆在高速行驶时的升力，提高车辆的稳定性。
高速行驶汽车的空气动力学分析
高速行驶汽车的空气动力学分析汽车是现代人生活中必不可少的交通工具之一，而在高速公路上行驶的汽车不仅仅需要安全、舒适，还需要具备一定的稳定性和速度。
在高速行驶中，车辆与周围环境之间产生的空气运动将会对车辆的行驶产生影响，因此，对高速行驶汽车的空气动力学分析显得尤为重要。
一、汽车在高速行驶中的气动力学特性在高速行驶中，空气动力学特性是影响汽车行驶的关键因素之一。
当汽车以高速行驶时，空气将会对整个汽车造成一定的阻力，同时也会形成一定的升力。
与此同时，高速气流对轮胎、悬挂系统、动力系统等部件都产生影响。
因此，进行汽车的空气动力学分析是确保汽车行驶安全、稳定的重要步骤之一。
二、汽车在高速行驶中的阻力与升力在高速行驶时，汽车前方所承受的空气阻力是很大的。
阻力会随着行驶速度的增加而增加，但阻力的大小并不是线性增加的，而是随着速度的平方而增加。
当汽车行驶速度超过200km/h时，空气阻力所占比重将会超过汽车本身重量的一半。
因此，降低汽车阻力是一项很重要的工作。
与汽车承受的空气阻力不同，当汽车行驶时，在车身的上表面会形成一定的升力。
升力的大小与汽车的角度、车速、空气密度等因素有关。
升力的对汽车的影响不容忽视，如果升力过大，车轮可能会失去地面的抓力，从而影响整个汽车的稳定性。
三、汽车的气动外形和气动防护汽车的气动外形是影响汽车空气动力学特性的主要因素。
汽车在高速行驶时，较为平整的气动外形会减小汽车承受的空气阻力，从而提高汽车的速度、稳定性和燃油经济性。
此外，气动防护也是汽车空气动力学分析中不可忽视的一方面。
例如，在高速行驶时，汽车侧窗玻璃开启会改变汽车的气动力学特性，从而增加阻力，影响汽车的稳定性。
四、汽车空气动力学分析的应用汽车的空气动力学分析可以帮助改善汽车的流线外形设计、减小汽车承受的空气阻力，提高汽车的燃油经济性和行驶稳定性。
同时，空气动力学分析也可以指导汽车的气动防护设计，实现更加安全的汽车行驶。
总之，汽车的空气动力学分析是汽车安全、舒适和速度的保证。
【研究】汽车车身空气动力学应用
【关键字】研究研究性学习论文小组成员：班级：机电1011指导教师：卢梅汽车车身的空气动力学应用摘要：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，对高速行驶的汽车都会产生不同的影响。
因此轿车的车身设计既要服从空气动力学，要有尽量低的空阻系数，降低发动机的输出负担，又要采取措施，降低诱导阻力，以保证轿车的行驶安全。
关键词：空气动力学，车身外形设计，导流板，扰流板背景：迄今为止，汽车的发展已经过了112年，无论是汽车的速度，还是汽车的配置，或者是汽车的造型多有了长足的发展。
随着汽车速度的提高，空气阻力成为汽车前进的最大障碍。
在此因素下，汽车造型经历了马车型汽车,箱型汽车,甲壳虫型汽车,船型汽车,鱼型汽车以及楔型汽车等六个阶段的演变，从而越来越符合空气动力学的要求，越来越符合人们的审美观。
在这一发展历程，也可看做是人们对空气动力学的认识及应用过程。
1934年，流体力学研究中心的雷依教授，采用模型汽车在风洞中试验的方法测量了各种车身的空气阻力，这是具有历史意义的试验。
它标志着人们开始运用流体力学原理研究汽车车身的造型。
1937年，德国设计天才费尔南德·保时捷开始设计类似甲壳虫外形的汽车。
它是第一代大量销售的空气动力学产物的汽车。
1949年福特公司推出了福特V8汽车,这种车型改变了以往汽车造型模式、使前翼子板和发动机罩,后翼子板和行李舱溶于一体,大灯和散热器罩也形成整体,车身两侧是一个平滑的面,驾驶室位于中部,整个造型很象一只小船,因此,我们把这类车称为“船型汽车”。
船形汽车不论从外形上还是从性能上来看都优于甲壳虫形汽车，并且还较好地解决了甲壳虫形汽车对横风不稳定的问题。
船型汽车尾部过分向后伸出,形成阶梯状,在高速行驶时会产生较强的涡流,为了克服这一缺点,人们把船型车的后窗玻璃逐渐倾斜,倾斜的极限即成为斜背式。
由于这个背部很象鱼的背脊,所以这类车称为“鱼型汽车”。
汽车整车空气动力学风洞试验 气动力风洞试验方法
汽车整车空气动力学风洞试验气动力风洞试验方法第一章试验介绍1.1 试验背景汽车的设计与制造是一个复杂的过程，为了确保汽车在高速行驶时能够稳定、安全地行驶，必须对汽车的空气动力学性能进行全面的评估和测试。
其中，空气动力学风洞试验是一种常用的测试手段，通过模拟车辆在真实行驶环境中的空气流动情况，来评估汽车的空气动力学性能。
1.2 试验目的汽车整车空气动力学风洞试验的主要目的是通过对汽车在风洞中的空气动力学性能进行测试和分析，为汽车的设计和改进提供重要的参考依据。
具体包括评估汽车的气动阻力、升力、侧向力等参数，以及研究汽车在不同速度和风向下的空气动力学特性，为汽车的设计优化提供数据支持。
1.3 试验对象本次试验的对象为某汽车制造公司新研发的一款中型轿车，车型为XX型号。
该车型在设计阶段已经进行了初步的空气动力学仿真分析，但为了进一步验证仿真结果的准确性，并对车辆的空气动力学性能进行更加全面深入的评估，需要进行空气动力学风洞试验。
第二章试验方法2.1 试验设备本次试验将使用某汽车制造公司配备的先进空气动力学风洞，风洞设备包括风道、风扇、测量传感器等。
风道采用封闭式结构，能够模拟多种不同的速度和风向条件，满足不同车速和风向下的算测需求。
风扇能够产生高速气流，测量传感器用于对车辆在风洞内的空气动力学参数进行实时监测和记录。
2.2 试验方案需要确定试验的速度范围和风向条件。
一般来说，汽车在行驶过程中会受到不同速度和不同角度的气流影响，因此需要在风洞中模拟不同的速度和风向条件，以获得全面准确的空气动力学性能数据。
确定试验参数和测量点。
根据汽车的设计特点和试验的目的，确定需要测量的空气动力学参数，如阻力、升力、侧向力等，并确定在车身表面的哪些位置设置测量点，以获取相应的测量数据。
进行试验数据的采集和分析。
在风洞试验进行过程中，需要通过测量传感器对车辆在风洞内的空气动力学参数进行实时监测和记录，然后对采集到的数据进行分析和评估，得出对汽车空气动力学性能的客观准确的评估结果。
汽车的空气动力学
150
200
速度 (Km/h)
（气动阻力系数）
CD= 0.30
0.25 时
日本JC08工况
3%
北美工况
5%
100km/h定速
8%
以某小型混动轿车为例
特别在高速走行时，低油耗开发是必不可少的技术。
汽车上的气动力
气动力(F) = ½ ρ V2 CD A
气动阻力系数(CD) =
F ½ ρ V2 A
ρ：空气密度 V：速度 A：正投影面积
涡街噪声的特点
风振
由前方来流撞击在天窗开口后部，产生涡 乘员舱内产生强烈震动，发出压迫耳朵的声音。
导风板
天窗开
涡 导风板 ル天ー窗フ前先端端部部分分
车顶钣金 车顶玻璃
特征
・涡较大时⇒ 频率低 ・涡的能量大 ・变化不大
笛吹音 由于压力变动产生、在狭小的空间发生共鸣
现象
发生部位
段差处的笛吹音
去除段差 增大段差
侧倾力矩（ＣＲ）
升力(Lift) 横摆力矩(ＣＹ)
横力(ＣＳ) 纵倾力矩 (ＣＰ)
空力性能对整车性能有非常大的影响。
气动阻力的贡献度
100km/h时占全部行驶阻力7成 200km/h时占全部行驶阻力9成
气动阻力降低，燃料经济性提升效果
行驶阻力
空气阻力
空气阻力
行
驶
90%
阻
力
空气阻力
70%
0
50
100
例如：
100km行驶时 ⇒ 140km时！？
50kg
〇98〇kgkg
速度增加1.4倍 ⇒ 那么、汽车行驶阻力增加约2倍
气动阻力较小的车辆
正面投影面积小
汽车多攻角尾翼的空气动力特性研究
2021年2月第34卷第1期湖北工业职业技术学院学报Journal of Hubei Industrial PolytechnicFeb. ,2021Vol.34 No. 1汽车多攻角尾翼的空气动力特性研究傅中正(重庆理工大学车辆工程学院，重庆,400054)摘要：利用数值模拟研究方法，研究了多几何攻角尾翼的工作状况。
通过稳态模拟分析，得 到汽车气动阻力、负升力、压力分布、涡流及车身周围流场变化。
结果表明，气流由车顶流至车 尾，会产生下洗流。
由于下洗流的存在，导致尾翼中部的实际工作攻角要大于设计使用攻角，造 成气流分离，产生阻力、减小升力。
本文提出了 一种全新的设计理念，采用多几何攻角的尾翼来 适应汽车尾部的复杂流场。
本研究为汽车空气动力学附加套件的设计与应用提供了一种新的 认识，并为汽车的尾翼设计提供重要参考。
关键词：数值模拟；汽车空气动力学；多攻角尾翼中图分类号：U461.1文献标识码：A文章编号：2095-8153(2021)01-0077-050研究介绍汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，直 接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒 适性和安全性为了保证安全性和燃油经济性，现代汽车对高速行驶时汽车的气动阻力和升力 提出了更高的要求。
在汽车行驶过程中保证阻力 较小的前提下，增大负升力，保证汽车的高速稳定 性。
加装尾翼是提高汽车高速稳定性一种简单有 效的方法，但是会增大汽车的阻力。
对于加装尾翼 的轿车外流场分析，国内研究起步较晚，并且以分 析简单扰流板模型为主。
国外对特殊造型的尾翼 研究，大部分以竞赛汽车为主。
传统的汽车空 气动力学研究是建立在汽车风洞试验基础上。
在 汽车造型设计过程中，为了改善汽车空气动力学性 能，需要花费大量的时间和财力、物力、人力进行汽 车风洞试验[5,6]。
随着计算机技术的发展和计算流 体力学（CFD)的快速发展，基于计算流体力学的汽 车空气动力学数值模拟在汽车空气动力学研究中 发挥着越来越重要的作用。
【汽车空气动力学-胡兴军】第4章 轿车气动特性研究
目前的研究中，有学者指出，可以在汽车尾部涡流区域安装气体 喷射装置，通过喷出的气流来破坏汽车的尾涡，从而起到降低风阻的 目的，但实用性还有待研究。
从减小气动升力的角度，楔形造型比甲壳虫型、船型和鱼型都好。楔形造 型上曲面平缓的压强变化使得它能产生较小的气动升力，甚至能产生负升力。 各种使车身表面和横剖面圆滑过渡以增加两侧气流量的措施，都有利于降低气 动升力。
安装在下车体的车轮，总是 有一部分暴露在空气之中，气流 遇到车轮后就会向两侧流去，在 车轮两侧通常伴有气流分离，在 此处必然会产生气动阻力。车轮 气会在车轮 与轮罩之间的缝隙处通过，空气 在通道入口处加速，通过通道后， 在出口喷出，这就导致了车轮周 围气流的复杂性，如图4—25所 示。
汽车行驶时，由于空气的黏性 作用，在汽车下底面将产生边界层， 随着气流向车身后部移动，边界层 的厚度也不断增加。如果离地间隙 过小，边界层有可能延伸至地面， 使汽车下底面与地面之间的空气有 可能被带动随着汽车一起向前运动， 空气与地面之间产生相对速度，进 而在地面形成了次生边界层。两个 边界层交错在一起，会缩小底部气 流的通道，使底部气流流动受到阻 碍，增大了升力及诱导阻力。当离 地间隙过大时，底部的气流速度也 会降低，同样导致升力和诱导阻力 的增加。对于光滑底板的汽车而言， 存在一个最佳的离地间隙高度。实 际车型不同，底部的复杂结构不同， 因而离地间隙对气动阻力的影响也 不相同。图4-21是几种不同轿车离 地间隙对气动阻力系数的影响。
第４ 章 轿车气动特性研究
４. １ ４. ２ ４. ３ ４. ４ 轿车外形与气动阻力的关系 减小气动升力的主要措施 汽车总体参数对气动力的影响 轿车气动设计的整体趋势
车头边角主要指车头上缘边角和横向两侧边角。对于非流线型的车头， 存在一定程度的尖锐边角，气流流过尖角以后就会分离，产生涡流区。车头 横向边角的倒圆有利于减小车头的气动阻力。气流流过车头横向的尖锐边角 以后，形成涡流，产生很大的湍流动能，适度倒圆可以减小气流的分离，减 小分离区，降低湍流动能，进而导致气动阻力的降低。
汽车空气动力学性能分析
汽车空气动力学性能分析随着汽车的普及，汽车安全和性能也成为消费者关注的重要问题。
汽车空气动力学性能是指在行驶过程中汽车受到空气阻力的大小和变化规律，它是汽车性能中最基本的一个方面。
了解汽车的空气动力学性能可以帮助我们更好地了解汽车的性能和安全。
一、汽车空气动力学性能的原理汽车在行驶过程中，空气会对汽车产生阻力，这种阻力称为空气阻力。
汽车空气动力学性能的分析就是研究空气阻力的大小和变化规律。
空气阻力的大小与气流的速度、密度、粘性、形状以及流向等因素有关。
汽车在行驶过程中，前方的气流会受到汽车遮挡，产生空气压力，而这种压力会对汽车产生阻力，直接影响汽车的速度、加速度和燃油消耗等方面的性能。
二、汽车空气动力学性能分析的方法有多种方法可以对汽车的空气动力学性能进行分析，其中比较常见的有风洞试验和数值模拟两种方法。
1. 风洞试验风洞试验是通过在实验室中重建汽车行驶时的气流环境，通过测量气流的流速、密度等参数来分析汽车在行驶过程中受到的空气阻力。
风洞试验的优点是可以更精确地模拟汽车行驶时的空气环境，否则就需要在实际路面上进行测试，成本高且不便于控制变量。
2. 数值模拟数值模拟是通过计算机模拟整个汽车行驶过程中的空气动力学过程，从而分析汽车受到的空气阻力。
数值模拟的优点是可以更方便地对不同的因素进行分析，优化设计；缺点是需要消耗大量的计算资源和时间。
三、汽车空气动力学性能的优化汽车制造商可以根据汽车的空气动力学性能分析结果，对汽车的外形进行优化。
经过优化设计，汽车可以减少空气阻力，提高速度和燃油效率。
汽车空气动力学性能对车辆运动性和油耗有重要影响。
为了提高汽车的油耗性能，汽车外观设计不断优化。
1. 减小风阻力减小车身面积、改善车身型线是减小风阻力的常用方法。
如改善W222 S级的车身线条，设计更近似于水滴的外形，通过调整底部的空气入口与排气孔位置和大小，以及调整后行灯的设计，降低了大约14%的风阻。
2. 优化空气流通优化加油口、调整前大灯等与空气流通国界完成的部件也是减小风阻力的有效方法。
汽车空气动力学研究
汽车空气动力学研究汽车是现代工业中不可或缺的交通工具，每年全球汽车产量都在稳步增长。
在汽车发展的漫长历程中，科技不断深入，汽车空气动力学成为汽车工程领域重要的研究方向之一。
空气动力学研究通过优化汽车的空气动力特性，实现汽车的工程优化，提高汽车性能、安全性、耐久性等方面的指标。
汽车气动力学的研究内容汽车气动力学是研究汽车行驶时，车辆与空气相互作用的力学学科。
汽车气动力学主要涉及以下内容：1. 静态外观。
汽车设计外观时不能只考虑外观美观，还应当考虑各个零部件装配后形成的flow field，避免影响车辆稳定性。
2. 内部空气动力。
驾驶员通风以及气流对座椅、前挡风玻璃表面的影响也应当纳入研究范围之内。
3. 车辆纵向平衡。
车辆纵向平衡主要涉及车辆的气动力分布，主要考虑空气动力的平衡特性，减少纵向风阻能提高汽车行驶的稳定性。
4. 车辆横向控制。
包括汽车侧翻、车身倾斜等因素对车辆安全性的影响。
5. 车辆安全保护。
以人为本，消除风噪、震动等因素，为人车安全提供保障。
汽车气动力学的意义汽车气动力学研究的意义主要体现在以下三个方面。
1. 提高汽车性能。
气动性能的优化可以减小汽车的风阻，提高汽车行驶时的速度、操控性、平稳性等指标。
2. 提高汽车安全性。
汽车在行驶时受到的气动力和侧风力的影响较大，优化汽车造型和气动表面，可以降低车辆因风阻、偏移而失控的风险。
3. 降低汽车油耗。
优化汽车气动性能可以减小汽车的风阻，从而减少汽车总的能耗，达到降低油耗的目的。
汽车气动力学研究的方法几何模型流程与其他物体不同，汽车具有相当复杂的结构，其中零部件的形状和安排都不同，而零部件的尺寸和角度对于气流的影响也不同，这就为汽车气动力学研究带来了很大的挑战。
传统的汽车空气动力学研究一般是使用流体模拟软件对汽车进行零部件建模，并用实验一次次验证模拟结果的准确性，使车辆专业人员更优秀的预测分析车辆的气动性能。
通过三维CAD模型建立一套完整的汽车外形模型，并分析不同结构条件下的汽车流场分布。
利用车辆工程技术进行车辆空气动力学模拟与设计指南
利用车辆工程技术进行车辆空气动力学模拟与设计指南随着汽车工业的不断发展，车辆空气动力学模拟和设计成为了汽车工程中的重要一部分。
准确的车辆空气动力学模拟和设计可以有效地降低车辆的风阻，提高车辆的操控性和燃油经济性。
本文将介绍利用车辆工程技术进行车辆空气动力学模拟与设计的指南。
一、车辆空气动力学模拟的重要性1. 降低风阻：车辆在行驶过程中面对的最大阻力来自于空气阻力，减小风阻可以提高车辆的速度和燃油经济性。
2. 提高操控性：通过优化车辆的空气动力学特性，可以增加车辆在高速行驶时的稳定性和抓地力。
3. 降低噪音：车辆在行驶时产生的噪音主要来自于车辆与空气的相互作用，通过减小车辆的风阻可以降低噪音的产生。
二、车辆空气动力学模拟的方法1. 数值模拟：利用计算流体力学（CFD）方法对车辆的空气动力学特性进行数值模拟。
通过对车辆外形、尺寸和气流条件等因素的输入，可以获得车辆在不同工况下的空气动力学性能。
2. 实验测试：通过搭建车辆空气动力学试验台，通过测量车辆的风阻系数、升力系数和气流分布等参数来评估车辆的空气动力学性能。
三、车辆空气动力学模拟与设计的指南1. 优化车辆外形：通过改变车辆的外形和气动细节，例如车身倾角、前进气口和后视镜等设计，可以减小车辆的风阻系数，提高车辆的空气动力学性能。
2. 优化车辆下部气流：车辆下部气流的管理对于降低车辆风阻和提高操控性至关重要。
设计有效的底盘导流板、平板和风洞以引导气流的流向是必不可少的。
3. 设计空气动力学套件：为了帮助工程师更好地进行车辆空气动力学模拟和设计，一些车辆工程技术公司开发了专门的空气动力学套件。
这些软件可以帮助工程师进行数据分析，优化车辆的气动效能。
4. 与其他工程领域的协同设计：车辆空气动力学模拟和设计需要与其他工程领域进行协同设计。
例如，与车辆结构设计、悬挂系统设计和动力学设计等领域的工程师密切合作，以实现整体协同优化。
5. 实验验证和改进：在车辆空气动力学模拟和设计完成后，需要进行实验验证和改进。
汽车动力系统的空气动力学特性研究
汽车动力系统的空气动力学特性研究近年来，随着汽车产业的迅猛发展，汽车动力系统的研究也变得越来越重要。
汽车的动力系统可以说是驱动整车行驶的核心，而其中的空气动力学特性更是至关重要的一环。
通过研究汽车动力系统的空气动力学特性，可以提高汽车性能，并为汽车设计和制造提供重要的依据。
一、空气动力学原理在进行汽车动力系统的空气动力学研究之前，我们首先需要了解空气动力学的基本原理。
空气动力学是研究气体在运动过程中所产生的各种力学力的学科，其中涉及了气体的流动、气动力的产生以及与流体的相互作用等内容。
在汽车动力系统中，主要是通过车身与空气之间的相互作用来产生动力，因此研究汽车在行驶中的空气动力学特性对于汽车的性能提升具有重要意义。
二、空气动力学特性对汽车性能的影响汽车动力系统的空气动力学特性对于汽车性能有着重要的影响。
首先，研究汽车在高速行驶时的空气动力学特性，可以帮助我们更好地理解汽车的空气阻力、升力和侧向力等问题。
通过减小汽车与空气之间的阻力，可以提高汽车行驶的速度和燃油效率，从而降低汽车的油耗。
另外，研究汽车的空气动力学特性还可以提高汽车的稳定性和操控性能。
当汽车行驶速度较高时，空气的流动对于汽车的稳定性有着重要的影响。
通过对汽车车身形状和气流分布的优化，可以减小汽车在高速行驶时产生的升力和侧向力，从而提高汽车的操控性和稳定性。
此外，研究汽车动力系统的空气动力学特性还可以改善汽车的冷却效果。
在汽车行驶过程中，引擎和制动系统等部件会产生大量的热量，如果不能及时散热，就容易导致汽车发动机过热等问题。
通过研究汽车的空气动力学特性，可以优化汽车的散热器布置和气流导向，提高汽车的冷却效果，从而保证汽车的正常工作和寿命。
三、汽车动力系统的空气动力学特性研究方法在研究汽车动力系统的空气动力学特性时，我们可以运用多种方法进行实验与模拟。
其中，风洞实验是一种常用的研究方法。
通过在风洞中模拟汽车在不同速度下的行驶情况，可以观察汽车与空气之间相互作用的过程，并测量空气动力学特性的相关参数。
车载测试中的空气动力学性能测试
车载测试中的空气动力学性能测试引言：车载测试在现代汽车工业中起着至关重要的作用。
其中，空气动力学性能测试是评估车辆性能和安全性的关键环节。
本文将探讨车载测试中的空气动力学性能测试方法及其应用。
一、背景介绍车辆的空气动力学性能对行驶稳定性、操控性以及燃油效率等起着至关重要的作用。
空气动力学性能测试是通过模拟车辆在不同驾驶条件下的空气流动情况来评估车辆的空气动力学特性。
二、测试方法1. 风洞测试风洞测试是空气动力学性能测试的一种常用方法。
通过模拟车辆行驶中的空气流动，确定车辆在不同速度下的气动力学性能。
风洞测试可以通过调整风速和车辆角度等参数，模拟不同的驾驶条件，以评估车辆在不同风速下的风阻、升力和气动稳定性等指标。
2. CFD计算计算流体力学（Computational Fluid Dynamics，CFD）是一种基于数学模型和计算机算法的模拟方法。
通过利用数值方法求解基本的流体动力学方程，可以预测车辆在不同驾驶条件下的空气动力学性能，如阻力系数、升力系数和气动力矩等。
CFD计算的优势在于可以快速获取车辆在不同驾驶条件下的气动性能，并对车辆设计进行优化。
三、应用场景1. 车辆设计优化通过空气动力学性能测试，可以评估不同车辆设计在空气流动下的性能差异，并为传统燃油车辆和电动车辆等不同类型车辆的设计优化提供指导。
优化车身外形、车底流动设计等，可以减小风阻，提高燃油效率和行驶稳定性。
2. 车辆操控性评估在空气动力学性能测试中，可以评估车辆在不同风速和转弯情况下的操控性能。
通过分析车辆的侧向力和滚动力矩等指标，可以了解车辆的操控性和稳定性，为车辆的悬挂系统和动力系统优化提供参考。
3. 安全性评估空气动力学性能测试也可以用于评估车辆在紧急制动和高速行驶情况下的安全性能。
通过分析车辆的升力和气动力矩等指标，可以预测车辆的离地危险性，为车辆的制动系统和悬挂系统设计提供指导。
结论车载测试中的空气动力学性能测试是评估车辆性能和安全性的重要手段，通过风洞测试和CFD计算等方法，可以快速获取车辆在不同驾驶条件下的气动性能，并为车辆设计的优化和安全性评估提供科学依据。
汽车风洞测力实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的本次实验旨在通过汽车风洞测力系统，对汽车在不同速度和角度下的空气动力学性能进行测试，包括风阻系数、升力系数、侧向力系数等参数的测量。
通过实验，分析汽车在不同工况下的空气动力学特性，为汽车设计和改进提供科学依据。
二、实验原理汽车风洞测力实验基于空气动力学原理，通过测量汽车模型在风洞中受到的空气作用力，计算出风阻系数、升力系数、侧向力系数等参数。
实验过程中，利用风洞产生的均匀气流，对汽车模型进行不同速度和角度的测试。
三、实验设备1. 汽车风洞：用于产生均匀气流，模拟汽车行驶环境。
2. 汽车模型：与实际汽车尺寸相似，用于测试空气动力学性能。
3. 测力系统：包括力传感器、力矩传感器、数据采集系统等，用于测量汽车模型受到的空气作用力。
4. 计时器：用于测量汽车模型通过风洞的时间，从而计算速度。
四、实验步骤1. 准备实验设备，确保其正常运行。
2. 将汽车模型放置在风洞中，调整角度和高度，确保模型稳定。
3. 开启风洞，调整风速，使气流均匀。
4. 记录风速、角度等参数。
5. 测量汽车模型受到的空气作用力，包括水平力和垂直力。
6. 利用数据采集系统，实时记录实验数据。
7. 改变汽车模型角度和高度，重复实验步骤。
8. 分析实验数据，计算风阻系数、升力系数、侧向力系数等参数。
五、实验结果与分析1. 风阻系数（Cd）：实验结果显示，汽车模型在不同速度和角度下的风阻系数有所差异。
在高速行驶时，风阻系数较大，随着速度降低，风阻系数逐渐减小。
在特定角度下，风阻系数达到最小值，说明汽车模型在该角度下空气动力学性能最佳。
2. 升力系数（Cl）：实验结果显示，汽车模型在不同速度和角度下的升力系数有所变化。
在特定角度下，升力系数达到最大值，说明汽车模型在该角度下具有良好的操控性能。
3. 侧向力系数（Cη）：实验结果显示，汽车模型在不同速度和角度下的侧向力系数有所差异。
在高速行驶时，侧向力系数较大，随着速度降低，侧向力系数逐渐减小。
第二章汽车空气动力性能
2020/12/12
第二章汽车空气动力性能
空气的分离现象及涡旋的形成
Ø 减少或消除尾涡，延 缓分离现象的方法
Ø截面应逐渐变化，避免 流管截面骤然增大，从 而使气流保持相当速度
Ø采取措施，加快可能出 现分离区域的气流速度 （见P15图2-3）
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第二章汽车空气动力性能
空气的分离现象及涡旋的形成
F
2020/12/12
第二章汽车空气动力性能
作用在汽车上的气动阻力
Ø 摩擦阻力
Ø由于空气的粘滞性而形成的空气与车身表面以及 附面层之间的摩擦力造成的
Ø取决于车身面积和光滑程度
Ø 总气动阻力
Ø车身气动设计时主要内容,它取决于气动阻力系数 、汽车正投影面积和车速
Ø其中正投影面积A可以估算 A=0.81BH
第二章汽车空气动力性能
作用在车身上气动力和力矩
Ø 车身上压力分布的两种表示方法
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第二章汽车空气动力性能
作用在车身上气动力和力矩
•思
• 打开天窗换气时，天窗
考
上方的压力低于车内的压力。
•打开天窗换气和打开侧窗换气有何不同？
•夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？
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Ø 干扰阻力
Ø汽车表面凸起物对气流的干扰形成的 Ø要避免凹、凸起物，仔细设计门把保险杠等附件
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第二章汽车空气动力性能
作用在汽车上的气动阻力
2020/12/12
第二章汽车空气动力性能
作用在汽车上的气动阻力
Ø 诱导阻力
Ø 气动升力在水平方向的分离 Ø 诱导阻力与升力和车身宽长比有关（见P17公式2-10） Ø 减小升力系数和适当增宽车身可以减小诱导阻力
空气动力学实验
低速模型风洞
在风洞转台下安装有高精度的测力天平，可测量模型的气动六分力。模型由4根 刚性立柱固定，并将模型表面的气动力传递到天平上，通过4根立柱也可在试验过程 中调整模型的离地间隙以及模型的俯仰角。其转台可正负旋转30°，以模拟汽车在 侧风工况下气动特性。
测力天平
低速模型风洞
工程师可在控制室内控制和监控风洞的运行，如风速、转台旋转角度的调整等， 并可通过摄像设备观察模型的状态，以及通过测控系统获得模型的测量数据并调整 模型的试验状态，如俯仰角、转角等。
天平测力技术
那么了解了汽车风洞试验中的气动六分力的定义，我们再来看下前后轴的气动升力是如 何计算得来的。需要说明的一点是，在风洞试验中对汽车气动阻力、升力的评估中，车辆横摆 角为0°，也就是此时近似没有侧向力的作用。在无侧风工况下，将汽车在解析中心O的气动 力，向前后轮与地面的交点进行分解，如下图
天平测力技术
F1z
z M1z
x
F2z z
F1y y M1y
M2z
x
O
F2y
y M2y
M2x F2x
M1z F1x
F1x F2x
F1y F2 y
M
1x
F1z F2z F2z b F2 y
c M 2x
M
1
y
F2 x
c F2z
a M2y
M 1z F2z a F2x b M 2z
p 1 U 2 C
2
U 2( ptotal p) /
常与微压计（补偿式、倾斜式）相连用 来测定来流的平均风速
p 1 U 2 C 2
皮托静管原理图
风速测量技术
热线（膜）风速仪（hot wire/film anemometer） 原理：利用探头上的热线（膜）在气流流过时由于 散热量增加而降温从而导致电阻变化的原理来测量风速。
第8章 汽车空气动力学试验
1．试验段 2．调压缝 3．扩压段 4．拐角与导流片 5．稳定段 6．收缩段 7．动力段
测量气流速度的方向通常用五孔探头 和恒温式热线风速仪（图8-23）来测量。 图8-24为五孔探头的结构，探头的头部为 半球形，在上面开有五个测压孔。
图8-25为一单热线探头，将其安装在可转动的支座上，支座转动， 热线探头随之转动，便改变了热线与气流之间的夹角。
第８ 章 汽车空气动力学试验 ８. １ 概 述 ８. ２ 汽车空气动力学试验的基本方法 ８. ３ 汽车风洞 ８. ４ 汽车风洞试验技术 ８. ５ 风洞试验测量仪器 ８. ６ 流态显示试验方法 ８. ７ 汽车风洞试验模型 ８. ８ 汽车空气动力学道路试验
汽车空气动力学是一门经验科学，大量的汽车空气动力学方面的重要 结论来自于试验数据的分析和推理。
（2）将选定的模型方案进行空气动力学修正，然后反复进行风洞试验，直 至定型。
（3）将定型的缩比模型制成1：1模型进行风洞试验，同时要添加刮水器、 后视镜以及天线等外露附件。
（4）最后进行完成车 要进行气候变化试验。
测量出模型表面的压力分布，研究汽车周围的 绕流状态，如图8-5所示。
风洞试验是汽车空气动力学这一学科的重要研究手段，国外各大汽车
制造公司和研究机构均不惜耗费巨资建设汽车风洞，以其作为开发高性能 汽车的重要手段，而汽车流场与汽车性能的关系如图8-1所示。
（1）通过风洞试验，揭示汽车周围复杂流场的流动本质。在汽车设计的初 始阶段，为了选择最佳的气动外形，必须进行比例模型试验和全尺寸模型的风 洞试验；在样车定型前要进行大量的实车气动力试验，提供空气动力特性数据， 作为汽车设计的依据。
（2）验证汽车空气动力学理论和计算结果。在理论分析和计算中，一般都 要对研究对象进行必要的简化，然后建立方程并求解，最后得出结论。理论分 析和计算所得到的结果，要通过试验来进行验证。
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汽车空气动力特性试验
目录
摘要 (2)
1.引言 (3)
2.汽车空气动力学道路试验 (4)
1．用滑行试验法测试汽车的气动阻力系数 (4)
2．侧向风稳定性试验 (6)
3.汽车风洞 (7)
1．风洞试验测试仪器 (7)
2．风洞试验准则 (7)
3．测定力、力矩及表面压力的要求 (10)
4．风洞试验数据修正 (10)
4．流态显示试验方法 (11)
5．实车道路试验与实车风洞试验的数据对比分析 (14)
6．总结
摘要：
空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。
此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。
众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。
如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。
据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性。
关键词：风洞、浮升力、流态、······
一、引言：空气在汽车行驶时大大地影响了其行驶方向速度以及对汽车各个性能的影响，所以汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。
所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。
所以在此研究汽车行驶时的空气动力学，有效的降低汽车在行驶时的能耗等。
二、汽车空气动力学道路试验
2.1 用滑行试验法测试汽车的气动阻力系数
1. 无自然风、无雨，试验道路应是平坦的；
2. 试验车车顶部装设风速仪，以测定风速；
3. 在距车顶的风速仪5m 处设置五轮仪，以测定滑行距
离。
4. 试验前用滑行初速度80km/h 预热汽车1h 。
试验时应保
持轮胎、运动系的温度不变。
5. 试验时，将汽车加速到一定速度，待车速稳定后，将离
合器切断，变速器挂空挡，让汽车自由滑行。
与此同时，测量并记录滑行初速度、行驶时间、行驶距离等，一直记录到停车为止。
在同一条件下，重复进行5次滑行试验。
6. 根据车辆的瞬时减速度，计算出总阻力，再从总阻力中
减去轮胎滚动阻力和传动系阻力后可以认为是气动阻力，进而求出该车的气动阻力系数。
滚动阻力
()
2000i r r υf f G F += r F ——滚动阻力
0G ——汽车重力
0f ——不随车速变化的滚动阻力系数由轮胎试验测定；
601093.1-⨯=r f 2)h /km (
——美国SAE J1263中推荐
υ——车速
i
▪传动系阻力由传动系试验台测定
图2.1.1
2.2侧向风稳定性试验
图2.2.1
图2.2.2
用侧风发生器模拟自然侧向风如上图所示，并操纵汽车驶过侧风带，与此同时，测量车速、汽车偏离行驶基准线的侧向位移、横摆角速度及侧向加速度等参数。
三、汽车风洞试验
汽车风洞是一种按一定要求建造的管道。
它利用动力装置产生可以调节的气流，能够模拟或基本模拟大气流场的状态，以供汽车进行空气动力学试验。
3.1 风洞试验测试仪器
测力、测压、测温、测速
▪一、气动力天平
▪二、压强测量
▪三、温度测量
▪四、气流速度、方向、紊流度测量
3.2 风洞试验准则
汽车风洞实验要取得准确可靠的结果，必须满足以下准则：
1. 足够的均匀流场
流场品质影响测得的CD值，如：
阻塞比的影响
风速分布的均匀性
紊流度
纵向静压梯度的影响
地面附面层的影响
2. 几何形状相似
试验模型与实际汽车几何形状相似，模型既要保证几何尺寸的精度，又要具有一定的刚度。
模型按几何比例缩小，并具有足够精确的细部模拟，以保证各个重要的局部流场的真实模拟。
4. 雷诺数相似
雷诺数是表征流体粘性对其流动影响特征的无量纲参数，它代表流体所受惯性力与粘性力之比，其数学表达式为：
μ
ρl υR e = 式中
ρ——流体密度；
μ——流体动力粘度系数；
l ——物体特征长度；
υ——相对速度。
一般风洞中的工作介质是空气，所以与和大气中的相差不大。
要想使试验时的雷诺数与实车行驶时相等，应使与的乘积相等，即模型的尺寸比实车缩小多少倍，应使试验风速增大多少倍。
由于风速的提高受到压缩性的限制，它也使气流的能量损失迅速增大，消耗的功率也增大。
所以一般风洞试验很难做到试验时的雷诺数与实车行驶时的雷诺数相等。
对于汽车风洞试验。
一般试验雷诺数的范围是：5×106<Re<1.5×107
在此范围内，气动阻力系数不随雷诺数改变，故可满足风洞试验的要求。
雷诺数的测量
在测量气动力和力矩时，应进行雷诺数效应的测量。
雷诺数测量试验应在0°横摆角情况下进行，并且至少应有一个气流速度超过风洞气流速度范围。
另外，为了避免可压缩效应，最大试验风速不应超过92m/s。
4. 尽量排除风洞试验的支架干扰以及洞壁干扰
在横摆角β＝0°时的正投影面积不超过试验段横截面积(地板以上的面积)的5%；
模型高度不超过试验段高度30％；
模型在其位于最大横摆角时的前视投影宽度不超过试验段宽度的30%，正投影面积不超过试验段横截面积的5%。
5. 风洞流场的动态校准
试验模型放置在风洞之前，应对空风洞进行流场的动态校准。
在风洞地板上将要放置模型的位置测量试验段横截面的紊流度、地板上的静态压强、轴向静压梯度、横向气流偏角、纵向气流偏角、气流均匀性等流场特性以及放置模型前缘位置的地板边界层厚度。
风洞动态压强测量系统必须用精确地放置于模型长度中点和宽
度中点的静压皮托管进行标定。
3.3 测定力、力矩及表面压力的要求
▪风洞试验主要是测定沿汽车纵轴且与横摆角存在函数关系的气动阻力的平均值及另外5个分量，要求将测定的力和力矩都简化成系数形式。
采用图2-1所示的坐标系，而对于汽车列车，其坐标系如图7-14所示。
▪空气动力和压力的采样时间应足够长，以便能获得可靠的测量结果，数据重复性应在1％以内。
3.4风洞试验数据修正
▪风洞试验测量的阻力系数修正量如果超过其1％，应绘制轴向压力梯度图。
对于模型的固体阻塞或尾流阻塞的修正，可根据具体情况选择相应的修正方法。
▪对洞壁干扰的修正，常使用以下几种方法。
1. 面积比法
2．meskells修正式
3．Pressure Signature修正式
4．Bettes/Kelly修正式
地面效应模拟
1.地面效应的产生
在大气中没有自然风的情况下，汽车在地面上行驶时，受到与
行驶速度相同的风的作用，与此同时，路面以相同的速度向后方移动。
在风洞中，汽车不动，风以与汽车行驶速度相同的速度作用于汽车上，在地板上形成一个边界层，边界层的存在对测量的阻力和升力产生影响，特别是对升力有很大影响。
当δ*/e>10%,使测得的阻力减小而升力增大，并改变了纵倾力矩的值。
这种现象，叫做地面效应。
要求
为了真实地反映汽车车身底部的速度分布，要有一个均匀的近地面流场，地板上附面层应尽量薄，这称为地面效应的模拟。
规定：δ*/e≤8.5%
δ*：汽车风洞的地板边界层位移厚度
e：汽车模型最小离地间隙
这时，气流边界层的存在对其车的空气动力测量结果没有明显的影响。
四、流态显示试验方法
▪流态显示：借助于各种手段使空气绕模型的流动显示出来的方法。
▪它能直观地观察流场，判断流场是否有好的气动特性(包括涡流、分离现象，车身清洁等)，从而可以定性分析各种气流现象
产生的机理。
▪流态显示表面流态显示（附面层内）
空间流态显示（显示汽车周围流场）烟流法
用于显示汽车周围流场的流态。
▪ 1.通过烟流发生器（梳状管）排出烟丝，当烟气绕过模型时，通过光的散射和折射显示烟流中微小粒子的运动，从而显示出汽车周围流场的流态。
▪ 2.要求：烟浓密发白，无毒，无腐蚀性，保证层流，不得扰乱气流流态。
▪ 3.尾流区，烟扩散，不再附着。
▪ 4.可直接观察绕流状态。
直背式阶背式
在通用风洞中做烟流试验阶背式
五、实车道路试验与实车风洞试验的数据对比分析
为了能正确饿使用数据，通常用同一辆车进行实车道路实验和风洞试验，而后对两组数据进行分析，找出该风洞与道路试验数据之间的相关系数，以便进行试验数据分析。
例如：日本三菱公司对某车进行对比试验一例的结果是，模型风洞试验、实车风洞试验及实车道路试验的气动阻力系数
C依次是0.42、0.44、0.43。
D
六、总结
本文简单介绍了汽车空气动力学的试验，并了解到了，空气阻力是影响汽车油耗的最大问题。
他影响着汽车的最高车速，加速度和爬坡度是评价汽车动力性的主要指标。