空氣動(dòng)力學(xué)二

1、1 42在造型上改善空氣動(dòng)力性能的措施在造型上改善空氣動(dòng)力性能的措施 一、總的原則一、總的原則 1降低高靜壓區(qū)的氣壓，升高低靜壓區(qū)的氣壓以減降低高靜壓區(qū)的氣壓，升高低靜壓區(qū)的氣壓以減 小形狀阻力。小形狀阻力。 2延緩分離現(xiàn)象的出現(xiàn)，減小尾流區(qū)。延緩分離現(xiàn)象的出現(xiàn)，減小尾流區(qū)。 3負(fù)迎角的造型，減少底部進(jìn)氣量，疏導(dǎo)底部氣流負(fù)迎角的造型，減少底部進(jìn)氣量，疏導(dǎo)底部氣流 以減少升力。以減少升力。 4使風(fēng)壓中心使風(fēng)壓中心CP位于質(zhì)心位于質(zhì)心CG之后，以提高側(cè)風(fēng)穩(wěn)之后，以提高側(cè)風(fēng)穩(wěn) 定性。定性。 2 從50年代到70年代初，轎車的CD維持在0.4至0.6之間。 70年代能源危機(jī)后，各國都致力于降低CD ，

2、現(xiàn)在的 轎車CD一般在0.28至0.4之間。 為了減少CD ，現(xiàn)代轎車的外形一般用園滑流暢的曲 線去消隱車身上的轉(zhuǎn)折線。前圍與側(cè)圍、前圍、側(cè)圍 與發(fā)動(dòng)機(jī)罩，后圍與側(cè)圍等地方均采用園滑過渡，發(fā) 動(dòng)機(jī)罩向前下傾，車尾后箱蓋短而高翹，后冀子板向 后收縮，擋風(fēng)玻璃采用大曲面玻璃，且與車頂園滑過 渡，前風(fēng)窗與水平面的夾角一般在25度33度之間， 側(cè)窗與車身相平，前后燈具、門手把嵌入車體內(nèi)，車 身表面盡量光潔平滑，車底用平整的蓋板蓋住，降低 整車高度等等 。 3 轎車外部空間流譜轎車外部空間流譜 4 二、轎車各部位在造型改善空氣動(dòng)力性能的措施二、轎車各部位在造型改善空氣動(dòng)力性能的措施 （一）前部（一）前部

3、 由于轎車的前部是高靜壓區(qū)，故在造型上應(yīng)盡量使迎風(fēng)氣由于轎車的前部是高靜壓區(qū)，故在造型上應(yīng)盡量使迎風(fēng)氣 流能順利地流過，不造成過高的靜壓，同時(shí)也要控制底部流能順利地流過，不造成過高的靜壓，同時(shí)也要控制底部 的進(jìn)氣流量。的進(jìn)氣流量。 具體可從以下幾方面考慮：具體可從以下幾方面考慮： 1、保險(xiǎn)杠的形狀和位置、保險(xiǎn)杠的形狀和位置 2、車頭部外形的優(yōu)化、車頭部外形的優(yōu)化 3、冷卻空氣入口的優(yōu)化、冷卻空氣入口的優(yōu)化 5 車頭造型對前部氣動(dòng)升力的影響車尾造型對后部氣動(dòng)升力的影響 6 轎車前部各細(xì)節(jié)表面流譜 7 1、保險(xiǎn)杠的形狀和位置、保險(xiǎn)杠的形狀和位置 1）形狀）形狀 a斷面形狀以凸形較好，矩形較差。斷面

4、形狀以凸形較好，矩形較差。 據(jù)富士重工對據(jù)富士重工對Sabaru轎車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明凸形斷面比矩形斷面轎車的試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明凸形斷面比矩形斷面CD下降下降 4%，CL下降下降6%。 b俯視外形應(yīng)消除兩邊的棱角，修飾端頭形狀以求與車俯視外形應(yīng)消除兩邊的棱角，修飾端頭形狀以求與車 身形狀相匹配，并盡量消除其與車身的間隙。身形狀相匹配，并盡量消除其與車身的間隙。 2）位置）位置 應(yīng)盡量前伸。保險(xiǎn)杠前端靠近車身時(shí)迎面氣流急劇應(yīng)盡量前伸。保險(xiǎn)杠前端靠近車身時(shí)迎面氣流急劇 轉(zhuǎn)折，易產(chǎn)生渦流區(qū)，而向前凸伸，能使氣流平順地流向轉(zhuǎn)折，易產(chǎn)生渦流區(qū)，而向前凸伸，能使氣流平順地流向 發(fā)動(dòng)機(jī)罩。發(fā)動(dòng)機(jī)罩。 據(jù)據(jù)Sabaru

5、轎車的對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，保險(xiǎn)杠向前凸伸可使轎車的對比試驗(yàn)數(shù)據(jù)表明，保險(xiǎn)杠向前凸伸可使CD下降下降5%， CL下降下降8%。 8 2、車頭部外形的優(yōu)化、車頭部外形的優(yōu)化 9 2、車頭部外形的優(yōu)化、車頭部外形的優(yōu)化 1）散熱器面罩及前照燈處。應(yīng)低矮、后傾、圓化）散熱器面罩及前照燈處。應(yīng)低矮、后傾、圓化。（包括側(cè)視圖。（包括側(cè)視圖 和俯視圖兩個(gè)方向的圓化，在側(cè)視圖上該處與發(fā)動(dòng)機(jī)罩的轉(zhuǎn)折交接處要圓滑和俯視圖兩個(gè)方向的圓化，在側(cè)視圖上該處與發(fā)動(dòng)機(jī)罩的轉(zhuǎn)折交接處要圓滑 過渡，在俯視圖上看兩邊向后以較大的曲率收斂）過渡，在俯視圖上看兩邊向后以較大的曲率收斂） 同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端低矮。同時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)罩前端低矮。

6、 這兩處有機(jī)地結(jié)合起來能有效的減小高壓區(qū)的壓力，抑制渦流的產(chǎn)生，使氣這兩處有機(jī)地結(jié)合起來能有效的減小高壓區(qū)的壓力，抑制渦流的產(chǎn)生，使氣 流平滑地從上部和兩側(cè)流過，對于降低流平滑地從上部和兩側(cè)流過，對于降低CD和和CL都有好處。都有好處。 10 1961年BMW 1500 1968年年 BMW 2500 111975年年BMW 3系列系列 12 1989年年 BMW 850i具有明顯的楔型造型特點(diǎn)具有明顯的楔型造型特點(diǎn) 13 14 奧迪A6車頭部俯視 15 Porsche Carrera GT 16 Benz CLK Benz S430 17 凌志LS430 18 2）車頭下部設(shè)置阻）車頭下部設(shè)

7、置阻 流板流板 其主要作用是減少進(jìn)其主要作用是減少進(jìn) 入底部的氣流量，還入底部的氣流量，還 能使底部氣流順利地能使底部氣流順利地 流向尾部或側(cè)面，升流向尾部或側(cè)面，升 高其流速，這樣可使高其流速，這樣可使 升力系數(shù)升力系數(shù)CL下降。下降。 雖然阻流板本身會增加一雖然阻流板本身會增加一 些阻力，但若設(shè)置得當(dāng)，些阻力，但若設(shè)置得當(dāng)， 能使總的能使總的CD下降，其下降下降，其下降 值大大超過其本身所增加值大大超過其本身所增加 的值。關(guān)鍵是阻流板的長的值。關(guān)鍵是阻流板的長 度、位置、傾角是因車身度、位置、傾角是因車身 的造型而異，須經(jīng)風(fēng)洞試的造型而異，須經(jīng)風(fēng)洞試 驗(yàn)來優(yōu)選。驗(yàn)來優(yōu)選。 19 Lambo

8、rghini Cala 20 Jaguar XJ2000的前阻流板象兩顆虎牙 21 BMW M5 22 WINGS WEST - CIVICs（FORD） 23 Mercedes SL 500 24 25 26 27 28 在比賽場上裝上前擾流板 29 3）冷卻空氣入口的優(yōu)化）冷卻空氣入口的優(yōu)化 冷卻空氣入口的位置、形狀、面積要選擇恰當(dāng)，還應(yīng)將車身前冷卻空氣入口的位置、形狀、面積要選擇恰當(dāng)，還應(yīng)將車身前 端各處縫隙封閉起來，使迎面氣流集中地從散熱器罩的開端各處縫隙封閉起來，使迎面氣流集中地從散熱器罩的開 口處流如發(fā)動(dòng)機(jī)艙。并且在散熱器罩與水箱之間設(shè)置專門口處流如發(fā)動(dòng)機(jī)艙。并且在散熱器罩與水箱之

9、間設(shè)置專門 的通道，控制進(jìn)氣的流向，確保散熱器取得恰好所須的空的通道，控制進(jìn)氣的流向，確保散熱器取得恰好所須的空 氣量。這樣既能提高冷卻效率又能減少前部的渦流。氣量。這樣既能提高冷卻效率又能減少前部的渦流。 30 1 1、加大前、后風(fēng)窗傾角、加大前、后風(fēng)窗傾角1 12 2 在保證駕駛操作、視野、乘坐安全的前提下，加大前風(fēng)窗傾角有利于減小空氣阻力。一般在保證駕駛操作、視野、乘坐安全的前提下，加大前風(fēng)窗傾角有利于減小空氣阻力。一般1取取5565。 后風(fēng)窗傾角后風(fēng)窗傾角2對于艙背式車身來說，一般為對于艙背式車身來說，一般為45 65，但在 ，但在60 附近 附近CD有個(gè)峰值，故應(yīng)避免取有個(gè)峰值，故應(yīng)

10、避免取60 左右。 左右。 2、增大風(fēng)窗玻璃法向曲率能使再附著點(diǎn)增大風(fēng)窗玻璃法向曲率能使再附著點(diǎn)R下移下移 3 3、前、后柱的圓滑化、前、后柱的圓滑化 4 4、玻璃表面與周圍平滑化、玻璃表面與周圍平滑化 風(fēng)窗玻璃表面與頂蓋、左右前柱之間的階差要盡可能地小，以利于氣流平順地流過。風(fēng)窗玻璃表面與頂蓋、左右前柱之間的階差要盡可能地小，以利于氣流平順地流過。 6 6、最大橫截面盡量往后、最大橫截面盡量往后 7 7、側(cè)面平齊光滑、側(cè)面平齊光滑 5 5、俯視車身中部在軸距間鼓腰、俯視車身中部在軸距間鼓腰 車身中部最寬，逐漸向前部收斂并在轉(zhuǎn)角處圓滑過渡，后翼子板也向尾部收斂并圓滑轉(zhuǎn)角，俯視總體呈現(xiàn)腰車身中部

11、最寬，逐漸向前部收斂并在轉(zhuǎn)角處圓滑過渡，后翼子板也向尾部收斂并圓滑轉(zhuǎn)角，俯視總體呈現(xiàn)腰 鼓形。拱起的量用凸起部的弦高鼓形。拱起的量用凸起部的弦高ah與軸距與軸距L之比來表示。之比來表示。 （二）中部（二）中部 31 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗斜度對CD的影響 32 Honda Accord 33 發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗凹處的渦系發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗凹處的渦系 34 Sciber-Rylski的油膜法試的油膜法試 驗(yàn)，表明加大驗(yàn)，表明加大角能使發(fā)角能使發(fā) 動(dòng)機(jī)罩上的分離點(diǎn)動(dòng)機(jī)罩上的分離點(diǎn)S后移，后移， 即氣流延遲分離；又能使即氣流延遲分離；又能使 風(fēng)窗玻璃上的再附著點(diǎn)風(fēng)窗玻璃上的再附著點(diǎn)R 下移，即分離后又提前再下

12、移，即分離后又提前再 附著。從而縮小了渦流區(qū)。附著。從而縮小了渦流區(qū)。 35 車身側(cè)面下部表面由翼子板和車車身側(cè)面下部表面由翼子板和車 門外板組成，一般除了輪孔以外門外板組成，一般除了輪孔以外 基本上是平齊光順的?；旧鲜瞧烬R光順的。 側(cè)面上部由支柱和車門窗組成。側(cè)面上部由支柱和車門窗組成。 各表面間存在著階差，如果各表面間存在著階差，如果A柱柱 上還有突伸的流水槽，則由此產(chǎn)上還有突伸的流水槽，則由此產(chǎn) 生的渦流區(qū)域很大。應(yīng)盡量減小生的渦流區(qū)域很大。應(yīng)盡量減小 此階差。此階差。 36 側(cè)壁外鼓尺寸對CD的影響 頂蓋上鼓尺寸對CD的影響 37 （三）后部 采用防止附面層氣流過早分離的緩慢收縮尾部

13、 38 后風(fēng)窗斜度對CD的影響 方背式快背式 39 注釋： 關(guān)于快背式臨界后窗傾角，早期試驗(yàn)表明在30附 近CD出現(xiàn)峰值，如VW、GM都得到了同樣的結(jié)論。 但近年來的一些研究表明，以上說法并非普遍現(xiàn)象， CD只有在0或90時(shí)是增大的。 措施：措施： 對快背式造型，采用帶尾錐度的幾何造型可避免臨 界角的出現(xiàn)。 40 最佳車尾高度 41 實(shí)例: VW-Passat車后風(fēng)窗斜度后后行李箱蓋的高度對CD的影響 42 后體橫向收縮對CD的影響 （四）側(cè)圍（四）側(cè)圍 側(cè)圍后部做成向內(nèi)收縮型 43 車身底部高度對CD的影響車身底部縱傾角對CD的影響 （五）底部（五）底部 使底部盡量平整光滑 1 對要求高的采用整流板將底部凸出物掩蓋起來 2 在