车身设计中空气动力学特征的视觉表达.
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第２２卷第３期
２００８年９月
湖北汽车工业学院学报
ＪｏｕｒｎａｌｏｆＨｕｂｅｉＡｕｔｏｍｏｔｉｖｅＩｎｄｕｓｔｒｉｅｓＩｎｓｔｉｔｕｔｅ
Ｖ０１．２２Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２００８
车身设计中空气动力学特征的视觉表达
李卓１，曾曦２
（１．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０；２．武汉理工大学艺术与设计学院，湖北武汉４３００７０）
２空气动力学原理的视觉表达
城市交通用车中对时速要求不是很高，所以在车身设计时。更多地是遵循空气动力学原理寻求视觉符号对应。以此视觉印象来强化空气动力学性能，满足人们追求高性能品质的心理需求。２．１降低风阻系数Ｃｄ值
风阻系数Ｃ。值是衡量现代轿车性能的第一参数，这个值越小说明汽车的加速性越优越。普通城市轿车的Ｃ。值一般维持在０．２８～０．４之间。
作者简介：李卓（１９７８一），男，山西长治人，博士，从事汽车车身造型及ＣＡＤ，ＣＡＥ工程研究。
万方数据
第２２卷第３期李卓等：车身设计中空气动力学特征的视觉表达
一５７一
部影响气流流动，从而引起空气阻力，约占１４％。
摩擦阻力：空气的粘滞性使气流在经过车身表面时产生一个切向力，其综合合力在汽车行驶方向的分力就是摩擦阻力。约占气动阻力的１０％。
摘要：分析了汽车的气动性影响因素，提出了针对改善汽车空气动力学性能的造型手段，指出如何利用符号语义．从视觉上来实现高气动性能的心理要求。最后列举了具备良好气动性能的通用视觉语言符号，指出这也是车身设计所应遵循的基本规律。
关键词：空气动力学；风阻系数；车身设计；语义符号中图分类号：Ｕ４６２
文献标识码：Ａ
形状阻力：由于气流分离现象，在汽车后面形成尾流区，前后气流压力不相等，从而形成压差阻力。压差阻力的大小是由车身外部形状决定的，所以一般称为形状阻力。它约占空气阻力的５８％，是气动阻力的主要部分。
干扰阻力：车身表面凸起物、凹槽和车轮等局
１空气动力学原理
空气动力学特性是影响汽车性能的重要因素，
收稿日期：２００８－０５—１０
ｄｅｓｉｇｎｓｓｈｏຫໍສະໝຸດ Baiduｌｄｆｏｌｌｏｗ．
ｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｄｒａｇ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｄｅｓｉｇｎ；ｓｅｍａｎｔｉｃ
ｓｙｍｂｏｌ
汽车车身造型的确定主要受机械工程学、人机工程学、空气动力学、美学以及与其相联系的商品学等要素的制约。事实上，机械工程学、人机工程学要素已发展得相当成熟，对车身内、外造型的要求与约束已形成较为固定的规范。从这个意义上讲，现代汽车车身造型的演变与发展，在很大程度上受汽车空气动力学和造型美学的影响和支配。目前发展趋势的主流，是在不断追求气动优化（环保与安全优化）的同时追求多样化、个性化，实现技术美、性能美与形式美的协调统一。
ｋｍ／ｈ
仅需６ｓ。同样地，奔驰鱼型仿生概念车ＢｉｏｎｉｃＣｏｎｃｅｐｔ的１：４缩比模型在风洞测试中达到惊人的０．０９５。制造出来的实车也仅为０．１９。这在同类尺寸车辆中是空气动力效能最高的（图１）。理论和实践
万方数据
图１宝马Ｈ２Ｒ与奔驰ＢｉｏｎｉｃＣｏｎｃｅｐｔ
由于汽车车身上下表面积不同，经过的气流流速便不同，形成压力差，从而产生升力并产生纵倾力矩，降低了汽车对路面的附着性能，直接弱化了操纵稳定性。
２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
Ａｒｔ＆Ｄｅｓｉｇｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆａｃｔｏｒｉｎｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｓｏｍｅａｄｖｉｅｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ
根据气动阻力的计算公式
Ｆ＝ｑｏＯＳＣｄ＝（１，２）卵２ＳＣｄ
可知，在给定车速的前提下，减小正投影面积Ｓ、选择低阻形状（降低Ｃ。值）来实现。受装载能力、乘坐空间、抗倾翻能力等限制，减小迎风面积｜ｓ没有多少余地，减少气风阻系数才是现实和有意义的，这可以直接降低纵向气动阻力。
风阻系数Ｃ。值与汽车形状有关。当长度直径比ｌ／ｄ一２．４时Ｃ。值最小，为０．０４，也就是说，空气动力学意义上具有“较好”形状的物体是纺锤形流线体。宝马Ｈ２Ｒ氢燃料汽车的风阻系数仅为０．２１，最高车速可达３０２．４ｋｍ／ｈ，从静止加速到１００
文章编号：１００８—５４８３（２００８）０３－００５６－－．０４
ＶｉｓｕａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｉｎＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙ
ＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ
Ｌｉ劢∞１。ＺｅｎｇＸｉ２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ
ｏｆＡｕｔｏｍｏｂｉｌｅ
Ｅｎｓｌｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；
诱导阻力：汽车两侧的涡流使得汽车后背的气流方向向下偏转，产生一个指向后上方的力，这个力表现在垂直方向是升力。在水平方向就是诱导阻力，占６％。
内部阻力：这是由于气流流经车身内部气流通道，如发动机的冷却气流和车厢内部通风气流以及流动中的能量损耗产生的，约占１２％。此部分不作重点讨论。
以上５个力在行车中会围绕重心产生纵向（阻力）、垂直（升力）和侧向（侧摆力）３个方向的气动力，其中纵向气动力是最大的阻力，直接影响动力性和燃油经济性。
不仅其本身是评价汽车的重要指标，还和汽车安全操控性、燃油经济性等方面密切相关。现代城市交通虽不足以体现出空气动力性能对行车的影响，但时速超过１００ｋｍ／ｈ后。气动性能对行车的安全性和高效性就会起主导作用。从种类上分，汽车气动阻力由五部分迭加构成，他们分别是形状阻力、干扰阻力、摩擦阻力、诱导阻力和内部阻力，下面来具体分析汽车的空气动力学属性。
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ
ｐａｐｅｒｐｏｉｎｔｓ
ｏｕｔ
ｈｏｗｔｏｕｔｉｌｉｚｅ
８ｅ・
ｍａｎｔｉｅｓｙｍｂｏｌｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｄｈｉｇｈｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｍａｎｄｓ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｃｏｍｍｏｎｖｉｓｕａｌｌａｎｇｕａｇｅｓｙｍｂｏｌｓｗｉｔｈｇｏｏｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｉｎａｌｌｙ．ＩｔｉｓａｌｓｏｔｈｅｂａｓｉｃｌａｗｔｈａｔｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙＫｅｙ
２００８年９月
湖北汽车工业学院学报
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Ｖ０１．２２Ｎｏ．３
Ｓｅｐ．２００８
车身设计中空气动力学特征的视觉表达
李卓１，曾曦２
（１．武汉理工大学汽车工程学院，湖北武汉４３００７０；２．武汉理工大学艺术与设计学院，湖北武汉４３００７０）
２空气动力学原理的视觉表达
城市交通用车中对时速要求不是很高，所以在车身设计时。更多地是遵循空气动力学原理寻求视觉符号对应。以此视觉印象来强化空气动力学性能，满足人们追求高性能品质的心理需求。２．１降低风阻系数Ｃｄ值
风阻系数Ｃ。值是衡量现代轿车性能的第一参数，这个值越小说明汽车的加速性越优越。普通城市轿车的Ｃ。值一般维持在０．２８～０．４之间。
作者简介：李卓（１９７８一），男，山西长治人，博士，从事汽车车身造型及ＣＡＤ，ＣＡＥ工程研究。
万方数据
第２２卷第３期李卓等：车身设计中空气动力学特征的视觉表达
一５７一
部影响气流流动，从而引起空气阻力，约占１４％。
摩擦阻力：空气的粘滞性使气流在经过车身表面时产生一个切向力，其综合合力在汽车行驶方向的分力就是摩擦阻力。约占气动阻力的１０％。
摘要：分析了汽车的气动性影响因素，提出了针对改善汽车空气动力学性能的造型手段，指出如何利用符号语义．从视觉上来实现高气动性能的心理要求。最后列举了具备良好气动性能的通用视觉语言符号，指出这也是车身设计所应遵循的基本规律。
关键词：空气动力学；风阻系数；车身设计；语义符号中图分类号：Ｕ４６２
文献标识码：Ａ
形状阻力：由于气流分离现象，在汽车后面形成尾流区，前后气流压力不相等，从而形成压差阻力。压差阻力的大小是由车身外部形状决定的，所以一般称为形状阻力。它约占空气阻力的５８％，是气动阻力的主要部分。
干扰阻力：车身表面凸起物、凹槽和车轮等局
１空气动力学原理
空气动力学特性是影响汽车性能的重要因素，
收稿日期：２００８－０５—１０
ｄｅｓｉｇｎｓｓｈｏຫໍສະໝຸດ Baiduｌｄｆｏｌｌｏｗ．
ｗｏｒｄｓ：ａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ；ｄｒａｇ
ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔ；ｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙｄｅｓｉｇｎ；ｓｅｍａｎｔｉｃ
ｓｙｍｂｏｌ
汽车车身造型的确定主要受机械工程学、人机工程学、空气动力学、美学以及与其相联系的商品学等要素的制约。事实上，机械工程学、人机工程学要素已发展得相当成熟，对车身内、外造型的要求与约束已形成较为固定的规范。从这个意义上讲，现代汽车车身造型的演变与发展，在很大程度上受汽车空气动力学和造型美学的影响和支配。目前发展趋势的主流，是在不断追求气动优化（环保与安全优化）的同时追求多样化、个性化，实现技术美、性能美与形式美的协调统一。
ｋｍ／ｈ
仅需６ｓ。同样地，奔驰鱼型仿生概念车ＢｉｏｎｉｃＣｏｎｃｅｐｔ的１：４缩比模型在风洞测试中达到惊人的０．０９５。制造出来的实车也仅为０．１９。这在同类尺寸车辆中是空气动力效能最高的（图１）。理论和实践
万方数据
图１宝马Ｈ２Ｒ与奔驰ＢｉｏｎｉｃＣｏｎｃｅｐｔ
由于汽车车身上下表面积不同，经过的气流流速便不同，形成压力差，从而产生升力并产生纵倾力矩，降低了汽车对路面的附着性能，直接弱化了操纵稳定性。
２．Ｉｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆ
Ａｒｔ＆Ｄｅｓｉｇｎ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐａｐｅｒａｎａｌｙｚｅｓｔｈｅｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｆｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｆａｃｔｏｒｉｎｖｅｈｉｃｌｅｄｅｓｉｇｎ，ａｎｄｐｒｏｐｏｓｅｓｓｏｍｅａｄｖｉｅｅｓｔｏｉｍｐｒｏｖｉｎｇｔｈｅａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ
根据气动阻力的计算公式
Ｆ＝ｑｏＯＳＣｄ＝（１，２）卵２ＳＣｄ
可知，在给定车速的前提下，减小正投影面积Ｓ、选择低阻形状（降低Ｃ。值）来实现。受装载能力、乘坐空间、抗倾翻能力等限制，减小迎风面积｜ｓ没有多少余地，减少气风阻系数才是现实和有意义的，这可以直接降低纵向气动阻力。
风阻系数Ｃ。值与汽车形状有关。当长度直径比ｌ／ｄ一２．４时Ｃ。值最小，为０．０４，也就是说，空气动力学意义上具有“较好”形状的物体是纺锤形流线体。宝马Ｈ２Ｒ氢燃料汽车的风阻系数仅为０．２１，最高车速可达３０２．４ｋｍ／ｈ，从静止加速到１００
文章编号：１００８—５４８３（２００８）０３－００５６－－．０４
ＶｉｓｕａｌＣｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎＤｅｓｉｇｎｉｎＶｅｈｉｃｌｅＢｏｄｙ
ＤｅｓｉｇｎＢａｓｅｄｏｎＡｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｓ
Ｌｉ劢∞１。ＺｅｎｇＸｉ２
（１．Ｓｃｈｏｏｌ
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Ｅｎｓｌｎｅｅｒｉｎｇ，ＷｕｈａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｗｕｈａｎ４３００７０，Ｃｈｉｎａ；
诱导阻力：汽车两侧的涡流使得汽车后背的气流方向向下偏转，产生一个指向后上方的力，这个力表现在垂直方向是升力。在水平方向就是诱导阻力，占６％。
内部阻力：这是由于气流流经车身内部气流通道，如发动机的冷却气流和车厢内部通风气流以及流动中的能量损耗产生的，约占１２％。此部分不作重点讨论。
以上５个力在行车中会围绕重心产生纵向（阻力）、垂直（升力）和侧向（侧摆力）３个方向的气动力，其中纵向气动力是最大的阻力，直接影响动力性和燃油经济性。
不仅其本身是评价汽车的重要指标，还和汽车安全操控性、燃油经济性等方面密切相关。现代城市交通虽不足以体现出空气动力性能对行车的影响，但时速超过１００ｋｍ／ｈ后。气动性能对行车的安全性和高效性就会起主导作用。从种类上分，汽车气动阻力由五部分迭加构成，他们分别是形状阻力、干扰阻力、摩擦阻力、诱导阻力和内部阻力，下面来具体分析汽车的空气动力学属性。
ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ．Ｔｈｅ
ｐａｐｅｒｐｏｉｎｔｓ
ｏｕｔ
ｈｏｗｔｏｕｔｉｌｉｚｅ
８ｅ・
ｍａｎｔｉｅｓｙｍｂｏｌｔｏｒｅａｌｉｚｅｔｈｅｒｅｑｕｉｒｅｄｈｉｇｈｐｓｙｃｈｏｌｏｇｉｃａｌｄｅｍａｎｄｓ，ａｎｄｐｒｏｖｉｄｅｓｔｈｅｃｏｍｍｏｎｖｉｓｕａｌｌａｎｇｕａｇｅｓｙｍｂｏｌｓｗｉｔｈｇｏｏｄａｅｒｏｄｙｎａｍｉｃｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅｆｉｎａｌｌｙ．ＩｔｉｓａｌｓｏｔｈｅｂａｓｉｃｌａｗｔｈａｔｔｈｅｖｅｈｉｃｌｅｂｏｄｙＫｅｙ