汽车空气动力学【精选】63页PPT

《汽车理论》汽车轮胎力学与空气动力学 ppt课件

轮胎的尺寸、型式和结构参数对侧偏刚度有显著影响。
大尺寸轮胎
大尺寸轮胎
子午线轮胎
侧偏刚度大
钢丝子午线轮胎
斜交轮胎纤维子午线轮胎
侧偏刚度小
小尺寸轮胎
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60
（1）扁平率小，k大
B H
扁平率=(H/B)×100%
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61
一些车型轮胎的型号及扁平率
车型新雅阁
奔驰 S320
奔驰 LORINSER
Tt r
Tf r
Ft Ff
ua
Tt
FX2 F Z
W
F p2
a
r
➢即路面作用于驱动轮的切向力FX2比Ft要小。
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20
3）影响Ff的因素
（1）车速 ua
ua高 f 大货车
f=0.0076+0.000056ua
轿车
f f0f11ua00f41ua004
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ppt课件
fz
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（2）轮胎结构
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➢由 b 、 l 与 s 之间的关系可知，当滑动率 s=100% 时，
l 0.1，即地面能产生的侧向力FY很小。
➢如果汽车直线行驶，在侧向外力作用下，容易发生侧滑； ➢如果汽车转向行驶，地面提供的侧向力不能满足转向的需要，将会失去转向能力。
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思考
什么情况下汽车会受到侧向外力的作用？
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65
（3）轮胎气压高，k大
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（4）FX 越大，FY 越小
FY1
FY2
FX2
FX1
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经典汽车空气动力学课件.ppt

确定边界类型及边界条件：入口边界选取远端来流方向为速度入口，速度为X
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
.精品课件.
22
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
.精品课件.
20
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。
.精品课件.
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汽车工程学-图文-2-3 汽车空气动力学

鱼型汽车
•1970～1980 •CD ～0.35
楔型汽车
•1980～1990 •CD ～0.3
后窗倾斜大，面积大，降低了车身强度汽车高速行驶时易产生很大的升力，使汽车地面附着力减小，使汽车行驶稳定性和操纵稳定性降低
16
车身整体向前下方倾斜，车身后部像刀切一样平直，这种造型能有效地克服升力楔型对于目前的高速汽车，已接近理想造型
14
14
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
思考
夏季在高速公路上开空调省油还是开窗通风省油？
15
15
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
箱型汽车
•1908~1931 •CD ～0.7
Automotive Engineering Research Institute
面与面交接处的棱角应为圆柱状。
19
19
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
面与面交接处的棱角应为圆柱状。
过渡不理想
20
20
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。
23
23
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute
上掀式前照灯
24
24
汽车工程研究院
Automotive Engineering Research Institute

《空气动力学》课件

1
喷管内的空气动力学基础
2
探索喷管中的气流加速和压力变化，为喷
气发动机和火箭的设计提供基础。
3
燃烧室内的空气动力学基础
研究燃烧室内的空气流动特性和压力分布，为燃烧过程的优化提供依据。
空气动力学基本方程
介绍流体力学和空气动力学的基本方程，包括质量守恒、动量守恒和能量守恒等等。
空气动力学应用
飞机机翼的空气动力学
《空气动力学》PPT课件
空气动力学是研究物体在气流中运动的科学。探索空气动力学的基本概念、应用领域以及对飞机和汽车等工业的重要性。
概述
空气动力学概述
了解空气动力学的定义和基本原理，包括流体力学和空气动力学的关系。
应用领域
探索空气动力学在航空、汽车、火箭和建筑设计等领域中的应用。
空气动力学基础
2 空气动力学现象的研究方法
探索研究空气动力学现象的实验和数值模拟方法。
3 毒性风险的影响因素
讨论空气动力学现象对毒性风险的影响因素，包括气流速度、颗粒物浓度和颗粒物分布测量
介绍测量汽车表面压力分布的实验方法和仪器。
2
汽车空气阻力的计算
探索计算汽车空气阻力的数值模拟方法和常用公式。
分析机翼的气流分布和升力产生，探索如何优化飞机的机翼设计。
空气动力学在航空工业中的应用
探索空气动力学在飞机设计和性能提升中的重要性。
空气动力学在汽车工业中的应用
研究汽车的空气阻力和流线型设计对燃油效率和驾驶体验的影响。
空气动力学现象
1 空气动力学现象的分类
介绍不同类型的空气动力学现象，如升力、阻力、卡门涡街等。
3
汽车空气动力学在车身设计中的应用
研究空气动力学在改善汽车操控性、燃油效率和安全性方面的应用。

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

第三章汽车空气动力学

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3.7.1
风洞试验设施和技术
汽车风洞由大功率电动机带动鼓风机和按一定要求设计的管道构成，可分为直流式和回流式两种：
1、直流式风洞又称为埃菲尔式风洞，其结构是鼓风机在试验阶段下游靠吸入空气形成气流。图3-9a即是英国 MIRA 研究中心的一个直流式风洞,试验段长 3.8m，截面2.12 m 2 , 高1m ,最高风速为160km/h ，风扇功率为37.3kW，由于截面小，只作模型试验，试验段一般为长方形截面，其长度应为1.5-2倍当量截面直径。
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第三节
升力和俯仰力矩
升力是由于汽车行驶中车身上部和车身底部空气流速不等形成压力差而造成的。升力不通过重心时对汽车产生俯仰力矩。升力使车轮有抬升的趋势，减少驱动轮上的附着力，对转向车轮的影响是升力使侧向最大附着力和侧偏刚度降低，而使转向性能变坏。
现代高速汽车特别是赛车在设计上都力图减少升力。
小型风洞 A 1.5 ~ 6m 2 max 20 ~ 44 m s 功率 50 ~ 560kW 中型风洞 A 10 ~ 22m 2 max 33 ~ 57 m s 功率 600 ~ 2000kW 大型风洞 A 30 ~ 38m 2 max 63 ~ 75 m s 功率 1800 ~ 12700kW
不但几何尺寸相似，而且雷诺数也相似。
4、要有侧六分力的天平仪
图3-11为意大利平宁法里那设计的机械式六分力天平仪，能同时测出所需六分力和三个力矩。
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图3-11
机械式六分力天平
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3.7.2
1.
空气动力学的室外试验
一般试验项目有：
测定气动阻力系数 C x C D ；气动阻力系数是通过滑行法来测定。在平坦路面上，把汽车加速到一定值( 60~100km/h )，然后挂空档，任其滑行，记录速度下降和时间的关系，并由此求得各速度间的平均减速度，由此可计算出对应的总阻力，它包括轮胎滚动阻力、传动系阻力和空气阻力。从总阻力中间去轮胎滚动阻力和传动系阻力，即得空气阻力，进而求出空气气动阻力系数 C x C D 。

第六讲汽车造型设计与空气动力学

•一、汽车的空气动力学性能
阻力名称形状阻力
摩擦阻力诱导阻力干扰阻力内部阻力
产生原因
汽车前后压差
空气与车身摩擦空气升力的纵向分力扰动
内循环阻力
影响因素
车身表面形状及其交接处的转折方式车身表面的面积和光顺程度
气动升力
表面突起和各种附件
冷却气流和车内通风
一般轿车 CD=0.45
•一、汽车的空气动力学性能
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第六讲汽车造型设计与空气动力学
•一、汽车的空气动力学性能
•Audi100 C3整体优化设计•1.设计基本形体
•多种缩比模型风洞试验。 •2.改造为基本汽车外形
•按空气动力学原理处理局部细节，如车身底部部件、冷却系前端保险杠的缝隙等。 •3.精制基本模型
•（4）汽车造型的整体优化阶段 •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，都应严格地保证形体的光顺性，在不改变其整体流场的条件下，使其逐步形成具有低气动阻力系数的实车，称之为形体最佳化(Shape Optimization)。
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第六讲汽车造型设计与空气动力学
•（3）造型构思草图
•（4）造型彩色效果图
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第六讲汽车造型设计与空气动力学
•一、汽车的空气动力学性能
•（5）油泥模型制作或数字化构造模型-三维数字化过程 •手工缩比模型制作、全尺寸油泥模型
•（6）数控加工模型
•（7）测量与曲面光顺-数字化 •反求：Surface •曲面、结构：UG、Proe、Catia
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第六讲汽车造型设计与空气动力学
•一、汽车的空气动力学性能

(精品)空气动力学(全套1082页PPT课件)

雷诺（OsborneReynolds， 1842~1921），英国工程师兼物理学家，维多利亚大学（在曼彻斯特市）教授。
录像\第0章\turbulent_laminarcombo.avi
0.3 空气动力学的发展进程简介
1904年普朗特提出了边界层理论，是现代流体力学的里程碑论文。
在1910年-1920年期间，其主要精力转到低速翼型和机翼绕流问题，提出著名的有限展长机翼的升力线理论和升力面理论。
陆士嘉长期从事空气动力学和航空工程的研究和教学工作，倡导漩涡、分离流和湍流结构的研究。
0.3 空气动力学的发展进程简介
儒可夫斯基简介儒可夫斯基（Joukowski，
1847～1921），俄国数学家和空气动力学家，科学院院士。1868年毕业于莫斯科大学物理系，1886年起历任莫斯科大学和莫斯科高等技术学校教授，直至1921去世，一直在这两所学校工作。
0.3 空气动力学的发展进程简介
• 钱学森（1911-2009） 1938年，他在导师冯卡门指导下，获
得博士学位，1947年任麻省理工学院终身教授，1955年回国。
钱学森的主要贡献集中在跨、超声速空气动力学方面。1946年他在一篇重要的学术论文中首创了Hypersonic（高超声速）一词，并提出了高超声速相似律。
的建立，流体力学和空气动力学才逐步迈入理性研究和持续发展的阶段。
0.3 空气动力学的发展进程简介
微积分问世后，流体成为数学家们应用微积分的最佳领域。
1738年伯努利出版了“流体力学”一书，将微积分方法引进流体力学中，建立了分析流体力学的理论体系，提出无粘流动流速和压强的关系式，即Bernoulli能量方程。
0.2 空气动力学的研究对象