第二章-汽车空气动力性能
汽车空气动力学-第二章
飞机：达到0.08
目前雨滴的风阻系数最小 ：0.05左右
下面是一些物体的风阻
一般轿车风阻系数： 0.28-0.4 好些的跑车在：0.25左右 赛车可以达到：0.15左右
载货汽车 公共汽车
二轮车
0.40～0.60
0.50～0.80
0.60～0.90
新甲克虫
CD = 0.38
气动力的作用点也称为风压中心通常用cpcenter阻力侧向力升力身纵向作用气动力ddrag垂直于路面的升力llift垂直于车身对称面的侧向力sside侧倾力矩侧倾力矩rmrollingmoment横摆力矩横摆力矩ymyawingmoment纵倾力矩纵倾力矩pmpitchingmoment力和力矩系数横摆时车身纵向作用的气动阻力d阻力系数垂直于路面的升力l升力系数垂直于车身对称面xy的侧侧向力系数绕x轴的侧倾力矩m侧倾力矩系数绕y轴的纵倾力矩m纵倾力矩系数绕z轴的横摆力矩m汽车的正投影面积a应包括车身轮胎发动机及底盘等零部件的前视投影
50%~60%，是气动阻力的主要组成部分。
压差阻力 压差阻力的产生原因
粘性的影响
减小压差阻力的主要
途径：减小汽车前部
的正压区和后部的负
压区。
二厢车和三厢车的流场
某10吨卡车的阻力与车速的关系
卡车空气动力学
1 2 D v ACD CD 1 2 2 v A 2 D : 气动阻力 D
交线上，前后轴的中点处，力和力矩方向如图示。
气动力和力矩的产生
汽车与空气相对运动并相互作用，会在汽
车车身上产生一个气动力F。 大量试验研究证明：
1 2 F v ACF 2
其中 CF 是气动力系数。 气动力的作用点也称为风压中心，通常用
汽车底盘设计中的空气动力学与空气动力性能
汽车底盘设计中的空气动力学与空气动力性能在汽车底盘设计中，空气动力学与空气动力性能是至关重要的因素。
通过对空气流动的研究和分析，可以优化车辆的性能和燃油效率。
因此，厂商们在设计新车型时往往将空气动力学考虑在内。
在汽车底盘设计中，空气动力学扮演着至关重要的角色。
空气动力学是研究空气在运动物体表面上的流动规律的科学。
在汽车行驶时，车辆底盘受到空气的阻力和阻力。
为了减小阻力，提高车辆的性能和燃油效率，设计师需要合理设计底盘结构，优化空气动力性能。
首先，在汽车底盘设计中，需要考虑底盘的平整度和倾斜度。
平整的底盘可以减小底盘和地面之间的空气阻力，提高车辆的行驶稳定性和舒适性。
而倾斜的底盘可以促进空气在车辆下方的流动，降低空气阻力，减小底盘下吸引的气流湍流，从而降低车辆的风阻系数，提高车辆的空气动力性能。
其次，在汽车底盘设计中，需要考虑底盘的造型和空气动力学外形。
通过设计底盘下后悬挂设计，减小下冲力和后升力，提高车辆的稳定性和操控性。
同时，通过在底盘前部设计增压槽和透风孔，可以有效减小车辆前部下压力，提高车辆的抓地力和离地间隙。
此外，在底盘后部设计扰流板和扰流翼，可以提高车辆的空气动力性能，减小气流在车辆尾部的湍流和漩涡，减小车辆的尾阻力，提高车辆的空气动力性能。
最后，在汽车底盘设计中，还需要考虑底盘的整体结构和强度。
通过在底盘结构中设计加强筋和加固板，可以提高车辆的结构强度和刚度，减小车辆在高速行驶时的振动和变形。
同时，在底盘下部设计防砸防碰板，可以有效保护底盘和底盘组件，避免受到外界撞击，提高车辆的安全性和可靠性。
综上所述，在汽车底盘设计中，空气动力学与空气动力性能是至关重要的因素。
通过合理设计底盘结构，优化车辆的空气动力学特性，可以提高车辆的性能和燃油效率，提升车辆的竞争力。
因此，对于汽车制造商和设计师来说，应该重视空气动力学在底盘设计中的作用，不断进行研究和创新，打造出更加优秀的汽车产品。
车辆空气动力学性能的优化与改进
车辆空气动力学性能的优化与改进随着汽车工业的发展，提高车辆的空气动力学性能已成为汽车设计和制造的重要任务。
优化车辆的空气动力学性能不仅可以提高车辆的燃油经济性和驾驶稳定性，还可以减少空气阻力带来的噪音和排放物的产生。
本文将探讨车辆空气动力学性能的优化与改进，包括车身外形设计、气动力学性能测试和改进方法等。
一、车身外形设计车身外形设计是优化车辆空气动力学性能的关键。
合理的车身外形可以降低空气阻力、改善空气流动，并减少车辆的风噪和能耗。
在车身外形设计中，需要注意以下几个方面：1.1 有效减小车身前面积：车辆的空气阻力主要来自于车身前方。
因此，通过减小车身前方的投影面积可以有效降低空气阻力。
一种常见的设计方法是采用抛物线形的车头，使得空气能够更加顺利地流经车身。
1.2 减小车辆底部的阻力：车辆底部的气流阻力也是影响车辆空气动力学性能的重要因素。
通常采用平滑的底盘设计和降低车身高度的方法来减小底部的阻力，以提高车辆的空气动力学性能。
1.3 优化后视镜和车轮设计：车辆的后视镜和车轮也会对空气动力学性能产生影响。
因此，在设计时需要注意选择较小、较光滑的后视镜，以及车轮罩和轮胎材料的选择，以减小车辆的空气阻力。
二、气动力学性能测试为了评估车辆的空气动力学性能和找出改进的方向，需要进行一系列的气动力学性能测试。
常用的测试方法包括：2.1 风洞测试：风洞测试是评估车辆空气动力学性能的主要方法之一。
在标准化的风洞环境中，可以模拟不同车速和风速下的空气流动，通过测量空气阻力、升力和侧力等参数，分析车辆的空气动力学性能。
2.2 道路试验：道路试验是通过在实际行驶条件下测量车辆的空气动力学性能。
这种测试方法能够提供更真实、更准确的数据，但在测试过程中会受到外界环境的干扰。
2.3 数值模拟：通过数值计算和模拟，可以预测车辆在不同工况下的空气动力学性能。
这种方法具有成本较低、操作灵活的优点，但需要进行相关的校准和验证。
三、改进方法根据气动力学性能测试的结果，可以采取以下方法来改进车辆的空气动力学性能：3.1 优化车身外形：根据测试结果和模拟计算，可以对车身外形进行优化设计。
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。
汽车设计中的流体力学分析研究
汽车设计中的流体力学分析研究第一章：引言汽车设计中的流体力学分析研究是为了从空气动力学和气体动力学的角度来加强汽车的设计，进一步提高汽车的性能和安全性，同时降低油耗和减少环境污染。
在汽车工业中，流体力学分析已经成为了一种非常重要的工具。
汽车的空气动力学和气体动力学性能都对车辆的行驶性能产生非常大的影响。
例如，气流的分离、涡流的产生和气压较差等问题都会对汽车的空气动力学性能产生影响。
本文将从以下几个方面来介绍汽车设计中的流体力学分析研究。
第二章：汽车空气动力学性能分析汽车的空气动力学性能是指汽车在风洞中的空气流动情况。
汽车的外形和内部构造都会影响汽车的空气动力学性能。
汽车的外形对空气动力学性能有着非常大的影响。
汽车的外形可以通过设计和优化来提高空气动力学性能，从而降低油耗和提高汽车的行驶性能。
汽车厂家在设计汽车时会用计算机模拟来评估不同设计的空气动力学性能，从而选择合适的车型和外形。
第三章：汽车气体动力学性能分析汽车的气体动力学性能是指汽车内部的气体流动情况。
汽车发动机的燃烧过程、排气系统的排气过程、冷却系统的循环过程等都会影响汽车的气体动力学性能。
汽车发动机的燃烧过程是汽车气体动力学性能中最重要的一部分。
汽车发动机的燃烧效率会影响汽车的动力、油耗和排放。
汽车厂家可以通过计算机模拟来评估不同设计的气体动力学性能，从而选择合适的发动机型号和排量。
第四章：汽车设计中流体力学分析的应用在汽车设计中，流体力学分析已经成为一种非常重要的应用技术。
汽车业界可以通过流体力学分析来评估不同设计的性能、优化汽车的设计和减少油耗和排放。
流体力学分析可以用于评估不同车型和外形的空气动力学性能。
汽车厂家可以通过流体力学分析来评估不同外形的汽车在高速行驶下所产生的阻力和升力，从而在设计时进行优化。
流体力学分析还可以用于评估不同发动机型号和排量的气体动力学性能。
汽车厂家可以通过流体力学分析来评估不同发动机型号和排量在不同负荷下的燃烧效率和排放，从而选择合适的发动机型号和排量。
汽车的车身造型和空气动力学性能
汽车的车身造型和空气动力学性能汽车作为现代社会中最主要的交通工具之一，车身造型和空气动力学性能在其设计和制造中起着至关重要的作用。
本文将从汽车的车身造型和空气动力学性能两个方面论述其对汽车性能和品质的影响。
一、车身造型1.1 外观设计汽车的外观设计是一种艺术和科学的结合。
通过创新的车身造型设计，汽车制造商可以塑造出独特而吸引人的外观，使消费者在购买时产生情感认同。
同时，优秀的外观设计还能增强汽车的品牌形象和市场竞争力。
1.2 内在空间布局除了外观设计，车身造型还直接影响汽车的内在空间布局。
科学合理的车身造型能够提供更宽敞舒适的乘坐空间，并最大程度地提升乘客的舒适感。
同时，合理的车身布局还可以提供更多的储物空间和便利的操作性，从而增加汽车的实用性和便捷性。
1.3 安全性能车身造型对汽车的安全性能也有直接影响。
优秀的车身设计可以最大程度地吸收和分散碰撞能量，保护车内乘客免受损伤。
此外，合理的车身造型还能减少气动力学产生的风阻，提高车辆行驶的稳定性和操控性。
二、空气动力学性能2.1 空气阻力汽车在行驶时，与空气之间的相互作用会产生空气阻力。
合理的空气动力学设计可以减小车辆与空气的摩擦力，从而提高汽车的燃油效率。
减小空气阻力还能降低汽车的噪音和振动，提升行驶的平顺性和舒适度。
2.2 车辆稳定性空气动力学性能还与汽车的稳定性密切相关。
合理的空气动力学设计可以减小车辆在高速行驶时产生的升力，降低翻滚和侧倾的风险，从而提高汽车的稳定性和安全性。
2.3 空气动力学改进为了提高空气动力学性能，汽车制造商可以采用一系列的改进措施。
例如，优化车身曲线和倾角，减小车身的前后过渡曲线，以及增加底部护板和后扰流板等空气动力学设计元素。
这些改进措施可以降低气流阻碍和分离，减小气流湍流，提高汽车的空气动力学性能。
综上所述，汽车的车身造型和空气动力学性能是决定汽车性能和品质的重要因素。
良好的车身设计可以提升汽车的外观吸引力、内在空间布局和安全性能。
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）
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
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
2020/12/12
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？
2020/12/12
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
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
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
汽车空气动力学性能的优化与改进
汽车空气动力学性能的优化与改进随着汽车行业的不断发展，人们对汽车性能的要求也越来越高。
其中，汽车空气动力学性能的优化与改进成为了一个重要的研究方向。
本文将从多个角度探讨汽车空气动力学性能的优化与改进方法，以及相关的技术和应用。
1. 空气动力学对汽车性能的影响汽车在行驶过程中，空气对其运动产生了显著的阻力和升力。
因此，空气动力学性能的优化可以增加汽车的稳定性，降低油耗，提高车辆的驾驶舒适性和安全性。
2. 外观设计的优化外观设计是影响汽车空气动力学性能的重要因素之一。
合理的车身线条和设计可以减少空气阻力，提高汽车的行驶稳定性。
通过使用流线型设计、降低前后挡风玻璃的倾斜度以及减少车身的棱角等方式，可以减少汽车在行驶中的空气阻力。
3. 底盘的优化底盘是汽车空气动力学性能的另一个重要组成部分。
通过对底盘的改进，可以减少车辆与地面之间的空气流动阻力，提高汽车的操控性和加速性能。
一种常见的底盘优化方式是降低底盘高度，减小车底与地面之间的间隙，从而降低了空气流动的阻力。
4. 空气动力学模拟与优化设计利用计算机辅助设计软件进行空气动力学模拟与优化设计是一种高效的方法。
通过建立数值模型，可以对汽车在不同速度下的空气动力学性能进行仿真分析。
根据仿真结果，可以优化设计汽车的外形和底盘结构，进一步提升其空气动力学性能。
5. 空气动力学装置的应用在一些高性能汽车中，空气动力学装置的应用可以进一步提升汽车的空气动力学性能。
例如，后扰流板、前唇和侧裙等装置可以增加下压力，提高汽车在高速行驶时的稳定性。
此外，利用尾翼和排气系统的引导装置，可以有效减小汽车在高速行驶时的升力和空气阻力。
6. 车辆安全性与空气动力学的平衡在追求汽车空气动力学性能的同时，还需要注意与车辆安全性之间的平衡。
过分追求空气动力学性能可能会降低汽车的通过性、抗侧风能力和避免碰撞时的保护能力。
因此，在进行汽车空气动力学性能的优化与改进时，需要综合考虑车辆的安全性能。
汽车空气动力学知识点
第一章绪论引言：利用视频、图片介绍什么是空气动力学？空气动力学的在航空、航天、火车、汽车、建筑、体育运动方面的应用1.1 汽车空气动力学的重要性1.1.1 汽车空气动力学的作用及重要性汽车空气动力学是研究空气与汽车相对运动时的现象和作用规律的一门科学。
汽车空气动力学特性对汽车的动力性、经济性、操纵稳定性、安全性和舒适性都有重要的影响。
1.1.2汽车空气动力学的研究方法实验研究：理论分析和数值计算的基础，并用来检验理论结果的正确性和可靠性；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。
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3.发动机和制动器的冷却特性4.通风、采暖和制冷5.汽车空气动力学专题研究（例如改善雨水流径、减少表面尘土污染、降低气动噪声、侧向风稳定性以及刮水器上浮等专题研究）1.2 汽车空气动力学的发展人们在对汽车陆地速度的追求中，无论汽车外形怎么变化，它的发展始终贯穿着汽车空气动力学这根脉络。
1.2.1汽车空气动力学的四个发展阶段（1）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。
这个阶段的主要特点是已经开始从完整的车身来考虑空气动力学问题，并且较明确的将航空空气动力学的研究成果运用于汽车车身。
相对于马车来说，这个阶段汽车的气动阻力系数明显改善。
但是仍然没有认识到地面效应的影响，而且造型实用型不强，没有获得广泛应用。
（2）流线形造型阶段特点：地面效应已被人们所认识。
人们用空气动力学观点指导汽车造型，试图降低气动阻力，并获得了可观的进展。
同时，开始对内流阻力及操纵稳定性有了认识。
（3）细部最优化阶段汽车设计应首先服从汽车工程的需要，即首先要充分保证总布置、安全、舒适性和制造工艺的要求，并在保证造型风格的前提下，进行外形设计，然后对形体细部(如圆角半径、曲面弧度、斜度及扰流器等)逐步或同时进行修改，控制以及防止气流分离现象的发生，以降低阻力，称为“细部优化法”（4）整体最优化阶段首先确定一个符合总布置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，都应严格保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离，这种设计方法称为形体最佳化法。
汽车空气动力学-第二章
1 2 M R v AaC RM 2
绕y轴的纵倾力矩MP (Pitching Moment) 纵倾力矩
1 2 M P v AaC PM 2
1 2 M Y v AaCYM 2
绕z轴的横摆力矩MY(Yawing Moment) 横摆力矩
力和力矩
横摆角 0 时车身纵向作用的 气动阻力D 阻力系数
Re
vd
局部损失——弯管
对于弯管，在拐角处将发 生流动分离现象。拐角外 壁压力高而内壁压力低， 因此，在流动接近拐角外 壁时和离开拐角内壁时发 生分离现象。
分离区将随转弯半径r的减小 和转角的增加而愈加明显。
局部损失——进气口
在进气口处，流动将产生总压损失。特别是对 于尖角入口，将发生分离现象，沿程损耗系数 较大。 为得到小的损耗系数，进气口必须很好地圆化。
飞机：达到0.08
目前雨滴的风阻系数最小 ：0.05左右
下面是一些物体的风阻
一般轿车风阻系数： 0.28-0.4 好些的跑车在：0.25左右 赛车可以达到：0.15左右
载货汽车 公共汽车
二轮车
0.40～0.60
0.50～0.80
0.60～0.90
新甲克虫
CD = 0.38
车进行比较，以每小时88km的时速行驶了
100km，燃油消耗后者比前者节约了1.7L。
气动阻力
压差阻力 摩擦阻力
气动阻力
诱导阻力 干扰阻力 内流阻力
压差阻力 压差阻力有时又称为形状阻力，因为它的大小直
接取决于物体的形状
压差阻力是由于运动空气的粘性导致汽车前后产
生压力差而形成的阻力。约占汽车总气动阻力的
10万以下热点车型
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。
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。
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2020/7/26
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作用在车身上气动力和力矩
➢SAEJ1594规定也可以表示为(My = PM)， (Mz = YM)， (Mx = RM)
➢俯仰力矩PM（ My ）以Y轴为中心，抬头为正 ➢横摆力矩YM(Mz )以Z轴为中心，车头右偏为正 ➢侧倾力矩RM(Mx )以X轴为中心，右倾为正
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2.1概 述
汽车行驶阻力
空气阻力FW
加速阻力Fj 滚动阻力Ff
坡度阻力Fi
α
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2.1概 述
➢汽车的行驶阻力
➢滚动阻力Ff ➢空气阻力Fw ➢坡度阻力Fi ➢加速阻力Fj
•汽车行驶总阻力
➢上述阻力中，滚动阻力和空气阻力是在任何行驶条件 下均存在的。坡度阻力和加速阻力仅在一定行驶条件
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作用在车身上气动力和力矩
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作用在车身上气动力和力矩
➢空气阻力（气动阻力）
➢汽车行驶时，其表面与空气相互作用而产生的阻 力统称为空气阻力
➢空气阻力主要与汽车的行驶速度及汽车外形有关
➢空气阻力分为摩擦阻力与压力阻力两部分
➢摩擦阻力是由于空气的黏性在车身表面产生的切向力 的合力在行驶方向的分力。摩擦阻力与车身表面质量 及表面有关。
下存在。在水平道路上等速行驶就没有坡度阻力和加
速阻力
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2.1概 述
空气阻力所消耗的功率与车速的三次方成正比 ，在车速高的时候，空气阻力将是主要的阻力
。
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2.1概 述
➢空气动力对汽车性能的影响
➢对动力性能的影响
➢影响高速时的加速性能 ➢影响最高车速
•0.9 -a typical bicycle plus cyclist
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气动升力和俯仰力矩
➢ 气动升力
➢ 升力是由于汽车上下部曲线曲率不同，使得气流流速不 同而产生的压力差造成的，压力差越大，升力越大
➢ 升力会引起诱导阻力，产生俯仰力矩，升力大俯仰力矩 也大
作用在汽车上的气动阻力
➢干扰阻力
➢汽车表面凸起物对气流的干扰形成的 ➢要避免凹、凸起物，仔细设计门把保险杠等附件
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作用在汽车上的气动阻力
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作用在汽车上的气动阻力
➢ 诱导阻力
➢ 气动升力在水平方向的分离 ➢ 诱导阻力与升力和车身宽长比有关（见P17公式2-10） ➢ 减小升力系数和适当增宽车身可以减小诱导阻力
➢压力阻力是作用在汽车外形表面上的法向压力的合力 在行驶方向的分力。压力阻力中的形状阻力占主要部 分，所以车身主体形状是影响空气阻力的主要因素， 改进车身流线型体是减少空气阻力的有效途径。
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作用在车身上气动力和力矩
➢ 作用在汽车上的气动阻力
➢ 形状阻力（压差阻力Form Drag） ➢ 干扰阻力(Interference Drag) ➢ 内部阻力(Internal Flow Drag) ➢ 诱导阻力(Induced Drag) ➢ 摩擦阻力(Skin Friction)
作用在车身上气动力和力矩
➢ CD,CL,Cs是汽车空气动力学中 最重要的参数，是评价汽车空 气动力学性能的主要指标
➢ CD,CL,Cs取决与汽车的外形及 表面状况与迎风面积无关
➢ 气动力矩
➢ 由于气动力一般与质心不重合 因此将力平移到质心后会产生 气动力矩
➢ 气动力矩有：俯仰力矩PM （ Pitching Moment) 、横摆力矩 YM(Yawing Moment) 、侧倾 力矩RM(Rolling Moment)
-------流体的静压力与动压力之和为常数 ➢ 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表现形式 ➢ 该方程说明，流速越大，动压力越大，但该点的静压力
（压力）越小，在前端滞点处，流速为零，压力最大
➢例题2-1
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空气在汽车周围的流动情况
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➢是流体力学的一个分支,是研究物体在空气中做相 对运动时，物体与空气间相互作用关系的一门学 科，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下 的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化 学变化
➢汽车空气动力学（ Automotive aerodynamics）
➢汽车空气动力学主要研究汽车在流场中所受到的 气动阻力、升力、侧向力三个力及其相应的力矩 ，研究这些力及力矩对汽车阻力、侧向稳定性、 气动噪声、灰尘附着、发动机冷却、驾驶室通风 等的影响
F
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作用在汽车上的气动阻力
➢摩擦阻力
➢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
➢取决于车身面积和光滑程度
➢总气动阻力
➢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
➢其中正投影面积A可以估算
A=0.81BH
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➢ 连续性方程说明了流速与面积之间的关系，说明在截面 较小的地方流速较高，在截面较大的地方流速较低
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2.2空气在汽车周围的流动情况
➢ 伯努利方程
-------流体的重力势能、压力势能、动能之和为常数
➢ 当气体流速不高、密度可视为不变，并且由于空气重力 很小，则有
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作用在车身上气动力和力矩
➢ 气压中心
➢ 车身所受到的空气动力合力称为气 动力
➢ 气动力合力在汽车上的作用点成为 气压中心（风压中心）
➢ 气压中心一般难以与汽车的质心重 合
➢ 气动力合力F为
----其中A为迎风面积（正投影面积）,C为 阻力系数，与车身形状有关
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作用在车身上气动力和力矩
➢气动力在三个坐标方向的分力
➢沿X方向的气动阻力D(Drag)
➢沿Y方向的气动升力L(Lift)
➢沿Y方向的气动侧向力S(Side Force)
----其中CD,CL,CS分别为气动阻 力系数、升力系数、侧向力系数
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➢ 附面层随流程的增加而增厚
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空气的分离现象及涡旋的形成
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空气的分离现象及涡旋的形成
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空气的分离现象及涡旋的形成
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空气的分离现象及涡旋的形成
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2.2空气在汽车周围的流动情况
➢ 连续性方程
➢ 对于定常流动，流过流束任一截面的流量相等 1V1A1= 2V2A2= 3V3A3= … …= 常数
➢ 对于不可压缩流体1= 2= 3= … …= 常数，所以 V1A1= V2A2= V3A3= … …= 常数
➢ 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表现形式
第二章-汽车空气动力性 能
2020年7月26日星期日
第二章讲课提纲
概述 汽车空气动力学基本原理 空气作用于汽车车身的力和力矩 汽车各部分形态与气动特性的关系
汽车气动力特性对汽车性能的影响 提高汽车空气动力性能的措施
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2.1概 述
➢空气动力学（ aerodynamics）
➢对燃油经济性的影响
➢高速行驶时空气阻力是最大的阻力，小型客车50%的 、普通货车32%左右燃油用于克服空气阻力
➢载货汽车气动阻力系数降低30%，并以80km/h行驶， 可降低油耗12%--13%
➢例如：对于CdA=0.8m2的轿车 V=65km/h时，55%的能量克服空气阻力 V=90km/h时，70%的能量克服空气阻力
➢分离点
➢流速趋于零的点，标志着边界层与物体表面出现 分离，是尾涡流区的分界线
➢尾涡会损失动能，或者说，尾涡区内的压力与分 离点处的压力几乎相等，因此较低（负压，吸力 ），物体前后的压差就形成了压差阻力（主要受 形状影响，因此也成为形状阻力）
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空气的分离现象及涡旋的形成
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作用在车身上气动力和力矩
➢车身上压力分布的两种表示方法
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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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空气在汽车周围的流动情况
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空气的分离现象及涡旋的形成
➢ 根据连续性方程和伯努力方程，如果空气是非粘滞 的，则在理想大气中运动的任何物体表面压力之和 为零
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空气在汽车周围的流动情况
➢ 附面层
➢ 由于流体具有粘性，因此相对于物体表面运动时会产生 摩擦作用，靠近物体表面处的流体有粘附在物体面上的 趋势，其靠近物体表面处速度为零，速度随着距离的增 大而增大，我们将这个速度发生变化的薄层称为附面层