汽车的空气动力学
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%。
汽车空气动力学设计
风洞实验可以提供精确的测量数据，如车辆阻力、气动升力和气动稳定性等，为汽 车设计提供重要的参考依据。
车辆阻力测试
车辆阻力测试是评估汽车空气动 力学性能的重要指标之一，它反 映了汽车在行驶过程中受到的空
气阻力大小。
噪，提高驾驶舒适性和安全性。
03
节能环保
随着能源和环境问题的日益严重，低能耗、低排放的汽车已成为发展趋
势。良好的空气动力学设计有助于提高汽车的燃油经济性，减少排放，
符合节能环保的要求。
汽车空气动力学的发展历程
初期发展
早期的汽车设计主要依靠经验和试错法进行，没有系统的空气动力学研究。
快速发展期
随着流体力学和计算技术的发展，汽车空气动力学逐渐成为一个独立的学科领域。流线型 车身设计、尾翼等空气动力学部件开始出现。
总结词
提高运营效率
详细描述
城市客车的空气动力学设计主要目标是提高运营效率。通过流线型车身设计、减少车身 附件和优化底盘高度，可以降低风阻和提升行驶稳定性。此外，合理的进气口和排气口 设计也有助于提高客车的散热性能和减少噪音，从而提高城市客车的运营效率和乘客舒
适度。
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现代发展
现代汽车空气动力学研究更加深入和精细化，涉及到数值模拟、风洞试验和实车测试等多 种手段。同时，随着电动汽车的兴起，空气动力学与热管理之间的联系也更加紧密。
02
汽车空气动力学原理
伯努利定律
• 伯努利定律：流体的速度越大，其静压越小；反之，流体的速 度越小，其静压越大。在汽车设计中，可以利用伯努利定律来 控制车头的进气和车尾的排气，以优化汽车的空气动力学性能。
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。
车辆空气动力学
车辆空气动力学车辆空气动力学是指车辆行驶时空气对车辆的影响和作用的学科。
空气动力学在汽车设计中起着至关重要的作用，它涉及到车辆的气动外形设计、空气阻力、升力、气流优化等方面，直接影响到车辆的性能、稳定性和燃油经济性。
车辆在行驶过程中，空气对车辆的影响主要表现为空气阻力和升力。
空气阻力是车辆行驶时空气对车辆前进方向施加的阻力，直接影响到车辆的速度和燃油消耗。
为了降低空气阻力，汽车设计师需要通过合理设计车身外形、减小车身侧面积、降低车身下压力等方式来优化车辆的空气动力学性能。
除了空气阻力，车辆在高速行驶时还会受到空气的升力影响。
升力会使车辆在高速行驶时产生不稳定的飘移现象，降低车辆的操控性和行驶稳定性。
为了减小升力，汽车设计师需要通过设计合理的车身下压力装置、增加车身稳定性等措施来改善车辆的空气动力学性能。
在汽车设计中，空气动力学设计是一个复杂而重要的领域。
设计师需要考虑车辆的外形、车身结构、进气口、排气口等因素，以确保车辆在高速行驶时具有良好的空气动力学性能。
通过使用计算流体力学（CFD）等工具，设计师可以模拟车辆在不同速度下的空气流动情况，优化车辆的空气动力学性能。
除了影响车辆性能和燃油经济性外，空气动力学还可以影响到车辆的外观设计。
许多现代汽车设计都采用了流线型的外形设计，以降低空气阻力和减小升力，提高车辆的性能和稳定性。
流线型的外形设计不仅具有美观的外观，也是对空气动力学原理的有效运用。
总的来说，车辆空气动力学是汽车设计中不可忽视的重要领域。
通过优化车辆的空气动力学性能，可以提高车辆的性能、稳定性和燃油经济性，为驾驶员提供更加安全和舒适的驾驶体验。
未来随着科技的不断发展，空气动力学在汽车设计中的作用将变得更加重要，为汽车工业的发展带来新的机遇和挑战。
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。
汽车空气动力学原理的应用
汽车空气动力学原理的应用当我们驾驶汽车在路上飞驰时，可能很少会想到，汽车的外形设计和行驶过程中所受到的空气阻力，其实都与空气动力学原理息息相关。
汽车空气动力学是一门研究汽车在行驶过程中与空气相互作用的科学，其应用不仅影响着汽车的性能、燃油经济性，还关系到车辆的稳定性和安全性。
首先，让我们来了解一下什么是汽车空气动力学。
简单来说，它是研究空气在汽车周围流动时所产生的各种力和现象的学科。
当汽车行驶时，空气会对车身产生阻力，同时也会在车底、车轮、车窗等部位产生升力或下压力。
通过合理的设计，可以减小阻力、增加下压力，从而提高汽车的性能。
汽车的外形设计是空气动力学应用的重要方面。
流线型的车身能够有效地降低风阻。
想象一下，一个圆润、光滑的物体在空气中移动，与一个棱角分明、凹凸不平的物体相比，前者所受到的阻力要小得多。
现代汽车的设计越来越注重线条的流畅性，从前脸到车尾，都经过精心的雕琢。
例如，车头的倾斜角度、大灯的形状、进气格栅的大小和位置等，都会影响空气的流动。
车尾的设计也同样重要，扰流板、后保险杠的形状等都能起到减少空气阻力和增加下压力的作用。
除了外形，汽车的底盘设计也对空气动力学有着重要影响。
平整的底盘可以减少车底气流的紊乱，降低风阻。
一些高性能汽车甚至会采用底盘护板来进一步优化气流。
此外，车轮和轮毂的设计也不容忽视。
合适的轮毂形状和轮胎花纹能够减少空气的阻力，提高车辆的行驶效率。
空气动力学在汽车的燃油经济性方面也发挥着关键作用。
较低的风阻意味着汽车在行驶中需要克服的阻力减小，发动机的负荷降低，从而节省燃油。
据研究，风阻系数每降低 10%，燃油经济性可以提高 3%左右。
这对于日益紧张的能源形势和消费者的钱包来说，都是非常重要的。
在汽车的稳定性和操控性方面，空气动力学同样功不可没。
通过在车身上增加空气动力学套件，如扰流板、扩散器等，可以增加车辆在高速行驶时的下压力，使车轮与地面的附着力更强，提高车辆的稳定性和操控性。
汽车动力学之空气动力学
•
•
1.空气动力学基础知识节
1.3 压力系数
定义
常用压力系数来表示物体在气流流场中表面各点压力的大小。 压力系数定义： CP =
P－P∞ V )2 C = 1 － ( ； 可整理为： P 2 V∞ ρV∞ /2
ＣＰ≤１。ＣＰ＝１处，Ｖ＝０，是驻点。
表示方法
矢量法 坐标法
汽车空气动力学
2.汽车空气动力与空气动力矩
前四种为压力阻力。
Cd总值：0.45 A—形状阻力(Cd=0.262)； B—干扰阻力(Cd=0.064)； C—形状阻力(Cd=0.053)； D—形状阻力(Cd=0.031)； E—形状阻力(Cd=0.040)。
3.空气阻力
3.2 形状阻力
形状阻力主要是压差阻力，是由车身的外部形状决定的。
前风窗对空气阻力的影响 • 前风窗对气流的影响 • 减小前风窗处空气阻力的措施
•
1.空气动力学基础知识节 • 减小形状阻力的措施 • 降低逆压梯度 减缓物体背流面的截面变化，使分离 点（分离线）向后移，减小尾流区。 • 增大紊流度 增大物面的粗糙度。 分离是产生在附面层 • 流体没有粘度，就没有附面层。 • 没有附面层，就不会产生气流分离现象。 汽车上的分离区 气流在前风窗下部、车顶前端、行李前 部等处分离后，又重新附着，形成分离区（亦 称为“气泡”( bubble)）。
理想的发动机空气冷却系统
• • • • • • 气流通道为密封的直管道； 散热器面积大，进入的气流速度低； 全部气流都流经散热器； 通道面积变化缓和，无涡流产生； 流经散热器的气流为紊流； 可根据散热要求调节气流流量。
汽车空气动力学
4.空气升力
4.1 空气升力
汽车空气动力学绪论
在风洞中模拟汽车行驶时的气流状态，通过测量和分析气流参数来研究汽车空气动力学特性。
风洞实验
在真实道路上对实际行驶的汽车进行测量，获取汽车在各种行驶状态下的空气动力学性能数据。
实车试验
对汽车各个部件进行单独实验，研究各部件对整车空气动力学性能的影响。
部件实验
实验研究
流体动力学软件
使用专业的流体动力学软件，如ANSYS Fluent、CFX等，进行汽车空气动力学数值模拟。
汽车空气动力学绪论
目录
绪论 汽车空气动力学的基本原理 汽车空气动力学的应用 汽车空气动力学的研究方法 汽车空气动力学的未来发展
01
绪论
汽车空气动力学是一门研究汽车与空气相互作用规律的学科，主要探讨汽车在行驶过程中受到的空气阻力、升力、侧向力和动力的影响，以及如何通过优化汽车空气动力学设计来提高汽车的燃油经济性、动力性能和行驶稳定性。
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智能汽车的空气动力学研究
未来汽车空气动力学的挑战与机遇
挑战
随着汽车技术的不断进步，汽车空气动力学面临的挑战也在不断增加，如降低风阻、减小气动噪声和提高燃油效率等。
机遇
汽车空气动力学的发展也为汽车工业带来了新的机遇，如通过优化空气动力学性能提高车辆性能和安全性，以及通过气动噪声控制提升乘客舒适度等。
汽车空气动力学的研究涉及到流体力学、热力学、固体力学等多个学科领域，需要运用数值模拟和实验测试等多种研究方法。
汽车空气动力学的定义
01
早期的汽车设计主要依靠经验和试错法，没有充分考虑空气动力学因素。随着流体力学和空气动力学理论的不断发展，人们开始认识到空气动力学对汽车性能的影响。
02
20世纪50年代，随着风洞试验技术的出现和不断完善，汽车空气动力学开始得到广泛研究和应用。各大汽车制造商纷纷建立自己的风洞实验室，进行空气动力学研究和汽车设计优化。
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。
汽车空气动力学性能
汽车空气动力学性能汽车空气动力学性能是指汽车在行驶过程中受到的空气阻力以及与空气的相互作用情况。
空气动力学性能是影响汽车性能和燃油经济性的重要因素之一。
本文将从车身外形设计、空气阻力、升力和操控性等方面介绍汽车空气动力学性能。
一、车身外形设计汽车的外形设计不仅仅是为了美观，更重要的是为了优化空气动力学性能。
流线型的车身外形可以减小空气的阻力，降低风阻系数。
例如，车顶的设计可以向后倾斜，减小车顶面积，降低风阻。
车尾的设计也非常重要，尾部的斜度和棱角的圆润程度可以减小尾流的湍流和阻力。
在车身侧面，设计凹槽或翼子板可以改善气流分离，降低气流阻力。
二、空气阻力空气阻力是指汽车在行驶过程中由于与空气相互作用而产生的阻力。
空气阻力对车辆行驶的速度和燃油经济性有着直接的影响。
减小空气阻力可以提高汽车的速度和燃油经济性。
降低空气阻力的方法有多种，例如减小车身的风阻面积、改进车身外形设计、减小车身间隙等。
三、升力升力是指在汽车行驶过程中由于车身与空气的相互作用而产生的上升力。
升力会影响到汽车行驶的稳定性和操控性。
对于常规轿车来说，需要尽量减小升力，保持车身的稳定性。
而在一些高性能赛车中，通过合理利用升力，可以提高车辆的抓地力和操控性。
四、操控性汽车空气动力学性能对操控性也有一定的影响。
在高速行驶中，空气动力学性能会影响到车辆的稳定性和操纵性能。
较好的空气动力学性能可以提高汽车在高速行驶中的稳定性，减小侧风对车辆的影响，提高操纵性能和驾驶舒适度。
总结：汽车空气动力学性能对汽车的性能和燃油经济性有着重要的影响。
通过优化车身外形设计、减小空气阻力、控制升力以及提高操控性能，可以进一步提高汽车的性能和燃油经济性。
随着技术的不断进步和创新，汽车空气动力学性能得到了不断的改进和提高，为驾驶者提供更好的行驶体验。
未来，随着对环保和能源消耗的要求越来越高，汽车空气动力学性能将成为汽车设计的重要方向之一。
汽车底盘设计中的空气动力学原理与应用
汽车底盘设计中的空气动力学原理与应用在汽车设计中，底盘是一个至关重要的部分，它直接影响着汽车的操控性、稳定性以及燃油经济性。
而在底盘设计中，空气动力学原理起着至关重要的作用。
本文将探讨汽车底盘设计中的空气动力学原理及其应用。
一、空气动力学原理空气动力学是研究空气与物体相互作用的科学。
在汽车底盘设计中，空气动力学原理主要体现在气动力和气动噪声两个方面。
1. 气动力气动力是指空气对汽车底盘的压力和阻力。
在高速行驶时，空气会产生较大的压力和阻力，影响汽车的行驶性能。
因此，设计合理的底盘结构能够减小气动力的影响，提高汽车的速度和燃油经济性。
2. 气动噪声气动噪声是由空气相互摩擦和振动所产生的噪音。
底盘的设计不仅要考虑到降低气动力的影响，还要考虑到减小气动噪声的产生。
通过优化底盘的形状和结构可以有效降低气动噪声的水平，提高车辆的乘坐舒适度。
二、空气动力学在底盘设计中的应用在汽车底盘设计中，空气动力学原理被广泛应用，以优化汽车的性能和舒适性。
1. 底盘结构设计通过优化底盘的形状和结构，可以降低汽车在高速行驶时的气动力，提高汽车的稳定性和操控性。
同时，合理设计的底盘结构还可以减小气动噪声的产生，提高车辆的乘坐舒适度。
2. 底盘悬挂设计底盘悬挂系统对汽车的操控性和舒适性有着重要影响。
空气动力学原理可以帮助设计师优化底盘悬挂系统的结构，提高汽车的通过性和舒适性。
通过合理设计底盘悬挂系统，可以有效减小气动力的影响，提高汽车的性能表现。
3. 底盘通风设计在底盘设计中，通风系统的设计也是十分重要的。
通过合理设计底盘通风系统，可以有效降低车辆在高速行驶时的气动力，提高汽车的速度和燃油经济性。
同时，优化通风系统也可以减小气动噪声的产生，提高车辆的乘坐舒适度。
总结在汽车底盘设计中，空气动力学原理是一个不可忽视的因素。
通过充分理解空气动力学原理，并将其应用于底盘设计中，可以提高汽车的性能和舒适性，让驾驶者拥有更好的驾驶体验。
希望本文能够对读者对汽车底盘设计中的空气动力学原理有所启发。
汽车空气动力学术语和定义
汽车空气动力学术语和定义一、前言汽车空气动力学是汽车工程领域中的一个重要分支，它主要研究汽车在空气中运动时所受到的各种力和阻力以及这些力和阻力对汽车性能和行驶安全的影响。
本文将介绍汽车空气动力学术语及其定义，以帮助读者更好地了解和掌握这一领域的知识。
二、基本概念1. 气动力（Aerodynamic force）指空气对运动物体产生的作用力，包括阻力、升力、侧向力等。
2. 阻力（Drag）指空气对运动物体前进方向上产生的阻碍作用，是影响汽车行驶稳定性和燃油经济性的主要因素之一。
3. 升力（Lift）指空气对运动物体垂直方向上产生的提升作用，例如飞机在起飞时所受到的升力就是由于机翼形状产生了该方向上的压强差而形成。
4. 侧向力（Side force）指空气对运动物体横向产生的推挤作用，例如赛车在高速弯道中所受到的侧向力就是由于车身和空气之间的相互作用而产生的。
5. 气动力系数（Aerodynamic coefficient）指气动力与运动物体表面积、速度、密度等参数的关系，通常用来描述汽车在空气中运动时所受到的各种力和阻力。
三、流场特性1. 空气流场（Airflow）指空气在汽车周围形成的一种流动状态，其特性包括速度、压强、密度等。
2. 空气流量（Airflow rate）指单位时间内通过某个截面的空气体积，通常用来描述汽车所需进入发动机燃烧室的空气量。
3. 湍流（Turbulence）指空气流场中存在的一种不规则且随机变化的运动状态，其特征包括涡旋、涡街等。
4. 压强分布（Pressure distribution）指汽车表面上各点处所受到的压强大小及其分布情况，通常用来描述汽车在不同速度下所受到的各种气动力。
四、汽车外形设计1. 空气阻力系数（Drag coefficient）指汽车在运动时所受到阻力与空气密度和前截面积的比值，是衡量汽车空气动力性能的重要指标之一。
2. 空气动力学外形设计（Aerodynamic design）指在保证汽车外形美观和车内舒适性的前提下，通过优化车身线条和尾部设计等方式来降低汽车的空气阻力系数和提高燃油经济性。
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
汽车空气动力学原理
汽车空气动力学原理汽车空气动力学原理引言在汽车设计中，空气动力学原理起着至关重要的作用。
一辆优秀的汽车需要具备低阻力和稳定的空气流动，以达到更好的燃油经济性和稳定性能。
本文将从浅入深地解释汽车空气动力学原理。
空气阻力的影响空气阻力是指汽车在运动过程中与空气相互作用所产生的阻力。
它的大小取决于车辆速度、形状和空气密度等因素。
汽车在高速行驶时，空气阻力会显著影响燃油经济性。
因此，降低空气阻力是提高汽车燃油经济性的关键。
汽车空气动力学设计为了减小空气阻力，汽车设计师使用多种手段来改善空气动力学性能。
以下是一些常见的方法：•优化车身外形：通过改变车身线条和曲面，可以使空气在车身表面流动更加平滑，减少阻力。
•添加空气动力学套件：例如车前进气格栅和后扰流板等设备，可以改善气流的流向和分离，减少阻力产生。
•减小空气有效面积：通过缩小车身截面积、收紧底盘等方式，可以降低空气阻力。
•优化底部设计：设计底部护板、隔板和下风帘等装置，能够减少底部气流的干扰和阻力。
空气流动的分析空气动力学原理也关注汽车在运动状态下空气流动的稳定性。
以下是一些相关概念：•空气分离：当空气经过车身表面时，由于曲面变化和局部阻挡等原因，空气流动会分离开来，形成湍流和涡流。
空气分离会增加阻力和噪音，因此需要尽量减少分离现象。
•升力和下压力：除了空气阻力外，汽车运动过程中还会产生升力和下压力。
升力会导致车身抬升，降低操控性能，而下压力能够增加车轮和地面的接触力，提高操控稳定性。
•气流分布：改变车身线条和安装空气动力学套件等措施，能够改变气流在车身上的分布情况，从而影响空气阻力和车辆稳定性。
先进的空气动力学技术随着科技的进步，汽车空气动力学设计也在不断发展。
以下是一些先进的技术：•流线型车身：通过使用流线型车身设计，可以减小阻力和空气分离的发生。
一些超级跑车和电动轿车采用了这种设计，以提高燃油经济性和速度性能。
•主动空气动力学：有些高端汽车配备了主动空气动力学系统，可以根据车速和操控情况主动调节车身上的空气套件，以优化空气流动，提高操控性能。
空气动力学研究在汽车外形设计中的应用
空气动力学研究在汽车外形设计中的应用近年来，随着汽车产业的不断发展，对汽车性能和外观的要求越来越高。
其中，空气动力学研究在汽车外形设计中的应用越来越受到重视。
本文将从汽车的空气动力学基本原理、外观设计与空气动力学、空气动力学研究在实际汽车设计中的应用等方面进行探讨。
1. 汽车的空气动力学基本原理汽车的空气动力学是研究汽车在空气流场条件下的气流、汽车与空气流交互作用引起的气动应力、气动力矩以及车辆外部流动特性的一门学科。
空气动力学的基本原理包括空气流场、稳态流、非稳态流、边界层、湍流等概念。
2. 外观设计与空气动力学汽车外观设计与空气动力学的关系非常密切，因为汽车的外观设计直接影响了车辆在运动时所体验到的气流情况。
例如，车辆的前部造型正常情况下应该具有较小的阻力和空气阻力系数，同时还应该具有良好的气流引导性。
这时，空气动力学专家可以在汽车外形设计中提供一些宝贵建议，如改变汽车外壳的角度或者形状以提高汽车的流线性，增加尾部的边缘升力装置以提高车辆的稳定性等。
此外，车辆大小和车身形态的变化也会对空气动力学特性产生影响。
例如，紧凑型轿车和SUV车型的气动特性是完全不同的，这也影响了车辆的行驶性能以及耗油量等。
3. 空气动力学研究在实际汽车设计中的应用在实际的汽车设计中，空气动力学研究可以帮助汽车制造商通过优化汽车外形来减少空气阻力，提高车辆的燃油经济性、行驶性能和行驶稳定性等。
此外，空气动力学研究还可以帮助汽车生产商在设计新车时发现可能存在的气动问题，并通过改变车身形态来解决这些问题。
例如，一些汽车的悬挂装置可能会干扰空气流，在这种情况下，空气动力学专家可以通过优化后悬挂结构来改善气动特性。
空气动力学研究还可以在汽车制造商的实验室和测试场地中进行，以便更好地理解汽车在各种气流条件下的性能和行驶稳定性。
这些研究可以帮助汽车制造商预测并改善车辆的气动性能，并确保车辆在各种不良的气流情况下也有良好的表现。
总之，空气动力学研究已经成为了汽车设计流程的重要组成部分，可以帮助汽车制造商设计更加高效、安全和环保的汽车。
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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
测量正面受到气动阻力的 面积较小
紊流少
车辆周边各处空气流动 无紊流
紊流较小的车辆
沿车身表面顺畅的流动
车头部 流动分离时不混乱
在车上后方 空气绕过车体后 迅速汇集
流动分离点
流速慢
流动汇集点
由于通风面积变窄流速提高 = 渐缩流动效果
100km
过分的变窄会适12得0km其反
底盘处流速快
底盘处流速慢
离地间隙小
离地间隙大
汽车的空力性能
1 燃油经济性
车辆走行抵抗 空气阻力
2 操纵稳定性
风作用在车辆上 上下左右的力
3 風切音
风流动所产生的 声音
六分力
气动阻力(Drag)
轮胎周边整流
底盘整流
各种各样的空力套件
前保险杠扰流板
轮胎前的气坝
从可见的位置到门不型可扰流见板 的细节处每个地方
都需要考虑空力造型
雾灯处的气帘
导风构造
气动噪声(风噪)
车辆走行时相对风产生，由车辆各部位发出的声音。 风噪是复合噪声
A柱、外后视镜
乘员舱周围、天线
雨刷器 前格栅 发动机舱盖
车身各部位平滑化
汽车的空气动力学
空气动力学 (空力)
空力是什么！？
它是流体力学的一种 因空气(气体)流动而作用在物体上的力
虽无法看到，重量也不能被感知， 但在我们周边却真切地存在着
※我们生存在空气无所不在的空间中
空气的特性
空气的特性
存在于物体表面的性质=粘性
流动剥离产生紊流
由流动较快的一方牵引所形成的作用力
流速快
边缘处的笛吹音
减小段差 ※消除逆段差
PL段差、安装段差 etc
消除边缘
部品结合处、成型的边缘
etc
现象 剥离、再附着后的笛吹音
空间处的笛吹音
部品組付け隙、形状 etc
发生部位
减小R角 增大R角 流入空间变大外后视镜表面、发动机舱盖 etc 流入空间减小 消除空间
零部件组装后产生的空间 etc
特征
・涡小⇒ 频率高 ・渦一个一个产生时，能量小 ・对形状、段差、空间的微小变化反应非常敏感
消除平整面
分割平整面
破坏涡
理解度TEST
Q1:空气有那种特性？ A1:粘性
Q2:气动阻力占全部行驶阻力的〇〇成(100km/h时) A2:占全部行驶阻力的7成
Q3:行驶阻力相对于速度成〇〇倍递增 A3:相对于速度成2倍递增
车身上表面、侧 面、底盘的流动 合流时不混乱
理想的流动
剥离
平板
剥离
车辆最高点尽可能想前方移动
通过增加平面来抑制紊流
卷入
流动分离 圆柱
流动分离点移动
剥离
干净利落的流动分离
通过追加表面凹坑 降低后方气动阻力
不仅外部可以看到的地方，看不到的地方也需要整流。
可以看 到的 地方
看不到 的地方
发动机舱内整流
Q4:渦越大，能量〇〇。 A4:能量越大= 阻力也变的很大
Q5:根据笛吹音的特征、对于小的变化也〇〇。 A5:对于小的变化也很敏感= 评价精度非常重要
复杂的流动、产生复杂的现象 空力和气动噪声开发需要对空气流动进行有效控制
感谢您的聆听