汽车空气动力学

重庆大学汽车系汽车空气动力学汽车空气动力学
前言
车身的空气动力学设计是车身设计的重要内容。

的能量克服空气阻力；的能量克服空气阻力；
轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别30%，燃油消耗相差达12%以上。

前言三、空气动力学对汽车性能的影响
Land Speed Vehicle
Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle
Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle
Land Speed Vehicle Land Speed Vehicle
Land Speed Vehicle前言
汽车空气动力学第一章空气动力学基础知识第一章空气动力学基础知识
常数），有
第二节流体力学基础第二节流体力学基础
吹纸条:球浮气流：
发动机化油器喉管
第二节流体力学基础第一章空气动力学基础知识
在无粘性气流中，所受合力为零。

在粘性气流中，所受合力不为零。

第三节空气的粘滞性和气流分离现象
的气流先停止流动，进而反向流动，形成涡流区，将继续流动的气流与
第三节空气的粘滞性和气流分离现象
三、气流分离现象
在物体背流面，流束的扩展受到尾流区的限制，使流束截面较比迎流面小，其压力较迎流面低。

而尾流区的压力与相邻流体压力接近。

这就使物体压差阻力”的作用。

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。

三、气流分离现象
第一章空气动力学基础知识表示为与动压力、迎风面积成正比的形式：
是表征汽车空气动力特性的重要指标，它主要取决于汽车外形，也与第一章空气动力学基础知识
第五节汽车空气动力与空气动力矩
Al Al
2
汽车空气动力学
C d 总值：0.45
A—形状阻力(C d =0.262)；B—干扰阻力(C d =0.064)；C—形状阻力(C d =0.053)；D—形状阻力(C d =0.031)；E—形状阻力(C d =0.040)。

第二节形状阻力
物体表面各面间的连接形状。

第二章空气阻力一、简单几何形体的空气阻力系数
C d =0.07
0.17
0.25
0.29
0.30
二、前风窗对气流的影响
第二节形状阻力风窗倾斜角越大，分离区越小，该处产生
减小前风窗处空气阻力的措施
•增大风窗与发动机罩间的夹角；•风窗横向弯曲。

二、前风窗对气流的影响
驾驶室与货厢连接处的空气阻力
第二节形状阻力三、车身后背对空气阻力的影响
分离点在后背上时，后背倾角增大，尾流区增大。

三、车身后背对空气阻力的影响
第二节形状阻力
底部气流压力较高。

三、汽车底部气流及对空气阻力的影响
Car side fairings -"ground effects":
Wheel covers:
第二章空气阻力第三节诱导阻力
第三节诱导阻力(induced drag)
一、诱导阻力
在侧面由下向上的气流形成的涡流(vortice)的作用下，车顶上面
的气流在后背向下偏转，使产生的实际升力有一向后的水平分力，
这个分力就是诱导阻力。

洗流不易分离。

第三节诱导阻力第三节诱导阻力
第四节干扰阻力
第二章空气阻力二、车身表面凸起物对气流影响
凸起物使附面层加厚，气流容易分离。

第四节干扰阻力
第四节干扰阻力第四节干扰阻力
车轮旋转
旋转车轮在气流
中
路面上的旋转车轮在气流中
•
车轮旋转使车轮上的分离线前移，因此有一较大的空气阻力。

三、车轮旋转对气流的影响
第四节干扰阻力
五、减小干扰阻力的措施
•将挡泥板、车灯、保险杠与车身溶为一体；
•使车身外表面光整平滑，如尽量去除车身外的小物件；门把手与
车身平齐、采用隐藏式排水槽、用粘接方式安装风窗玻璃等；
•减小车轮对气流的干扰。

第四节干扰阻力五、减小干扰阻力的措施
五、减小干扰阻力的措施
第二章空气阻力
第五节内部阻力
流经车身内部的气流对通道的作用以
及流动中的能量损耗，产生了内部阻力。

内部阻力可表示为由气流动量的损失
cosβ
)
第五节内部阻力第五节内部阻力
三、发动机空气冷却系统•应将进气口置于汽车表面高压力区域，出气口置于低压力区域。

散热效果越好。

汽车空气动力学
第三章空气升力天鹅号地效飞行器信天翁4型地效飞行器
第二节地面效应
苏联KM 地效飞行器
第三章空气升力另一方面，空气越多，堵塞越严重，压力越大，空气升力越大。

第二节汽车底部与空气升力
底部气流的侧向流动。

•减小了底部压力；
•加强了侧面涡流，从而增强了下洗作用。

第三章空气升力第三节汽车上表面与空气升力
第四章侧向气流和空气动力稳定性
二、气流侧偏角与空气动力特性系数
汽车空气动力学侧偏角
第四章侧向气流和空气动力稳定性
气压中心越靠后，汽车空气动力稳定性越好。

气压中心在质心之前：
气压中心在质心之后：
第四章侧向气流和空气动力稳定性
形心形心
第五章汽车空气动力学装置一、前阻风板（air dam)
阻风板的作用：
•减少进入底部的空气量。

•阻风板后形成局部高压区。

前阻风板的优化
不同的汽车，前阻风板的位置、尺寸均有一最佳值。

汽车空气动力学
一、前阻风板
使气流在扰流器上稳定地分离，可减小诱导阻力；
有的后扰流器对气流的导向，可推迟分离，清洁后
不同的汽车，后扰流器的形状、位置、尺寸均有最
第五章汽车空气动力学装置 后扰流器形式
第四节后扰流器第四节后扰流器
第四节后扰流器避免在驾驶室与货厢连接处产生气流分离，以减小空气阻力。

第五章汽车空气动力学装置
第五章汽车空气动力学装置第五章汽车空气动力学装置
五、裙边（side fairing)
第五章汽车空气动力学装置六、垂直尾翼
第五章汽车空气动力学装置
第五章汽车空气动力学装置前轮前导板后轮前导板后轮后导板
前轮前导板
后轮前导板
后轮后导板
第五章汽车空气动力学装置
第五章汽车空气动力学装置
九、负升力翼第五章汽车空气动力学装置
•制动器散热效果差。

第五章汽车空气动力学装置汽车空气动力学
汽车空气动力学第一节模型试验与相似理论
第六章汽车风洞试验
第一节模型试验与相似理论第一节模型试验与相似理论
某轿车的C
值与雷诺数的关系
d
跨音速、超音速、高超音速)。

第六章汽车风洞试验第二节汽车风洞
开式试验段和闭式试验段两种类型。

第二节汽车风洞
第二节汽车风洞
第二节汽车风洞
第六章汽车风洞试验层流转捩为紊流时，烟流突然冲散；流动显示试验
层流附面层，飘带顺气流方向几乎不动；附面层转捩为紊流时，飘带明显抖动；
在气流分离区，飘带剧烈抖动并明显回卷。

飘带法可用于道路试验。

流动显示试验
•油膜法
层流附面层，油膜形成的条纹均匀而细致；
紊流附面层，油膜形成的条纹呈较粗的沟条或似木纹；
在气流分离线，油膜形成堆积带；在气流分离区里，油膜基本无变化。

流动显示试验
•升华法
层流附面层，升华较慢；紊流附面层，升华较快；
在气流分离区里，升华最慢。

第六章汽车风洞试验试验段地板与气流的相对运动与实际现象不一致。

第四节风洞试验的几个问题
一、地板附面层第四节风洞试验的几个问题。