第二章-汽車空氣動(dòng)力性能

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1太原理工大學(xué)車輛工程系太原理工大學(xué)車輛工程系孫桓五教授第二章汽車的空氣動(dòng)力性能第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

2汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2.1概述空氣動(dòng)力學(xué)（aerodynamics）是流體力學(xué)的一個(gè)分支,是研究物體在空氣中做相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，物體與空氣間相互作用關(guān)系的一門(mén)學(xué)科，它主要研究物體在同氣體作相對(duì)運(yùn)動(dòng)情況下的受力特性、氣體流動(dòng)規(guī)律和伴隨發(fā)生的物理化學(xué)變化汽車空氣動(dòng)力學(xué)（Automotive

aerodynamics）汽車空氣動(dòng)力學(xué)主要研究汽車在流場(chǎng)中所受到的氣動(dòng)阻力、升力、側(cè)向力三個(gè)力及其相應(yīng)的力矩，研究這些力及力矩對(duì)汽車阻力、側(cè)向穩(wěn)定性、氣動(dòng)噪聲、灰塵附著、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、駕駛室通風(fēng)等的影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

32024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

4汽車行駛阻力α

滾動(dòng)阻力Ff空氣阻力FW坡度阻力Fi加速阻力Fj2.1概述2.1概述汽車的行駛阻力滾動(dòng)阻力Ff空氣阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj上述阻力中，滾動(dòng)阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在。在水平道路上等速行駛就沒(méi)有坡度阻力和加速阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

5汽車行駛總阻力2.1概述2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

6空氣阻力所消耗的功率與車速的三次方成正比，在車速高的時(shí)候，空氣阻力將是主要的阻力。2.1概述空氣動(dòng)力對(duì)汽車性能的影響對(duì)動(dòng)力性能的影響影響高速時(shí)的加速性能影響最高車速對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響高速行駛時(shí)空氣阻力是最大的阻力，小型客車50%的、普通貨車32%左右燃油用于克服空氣阻力載貨汽車氣動(dòng)阻力系數(shù)降低30%，并以80km/h行駛，可降低油耗12%--13%例如：對(duì)于CdA=0.8m2的轎車V=65km/h時(shí)，55%的能量克服空氣阻力

V=90km/h時(shí)，70%的能量克服空氣阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

72.1概述對(duì)安全性能的影響高速時(shí)的加速性能影響行車安全氣動(dòng)升力影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動(dòng)性氣動(dòng)力穩(wěn)定性影響汽車操縱穩(wěn)定性對(duì)舒適性能的影響高速時(shí)風(fēng)噪是影響舒適性的重要因素空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)于車廂內(nèi)的通風(fēng)、溫度、塵土污染有重要影響對(duì)汽車外形演變的影響汽車的空氣動(dòng)力學(xué)特性取決于汽車外形空氣動(dòng)力學(xué)影響人們的審美觀氣動(dòng)性能決定現(xiàn)代轎車外形的最重要內(nèi)容2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

8第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

9汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2.2空氣在汽車周圍的流動(dòng)情況連續(xù)性方程對(duì)于定常流動(dòng)，流過(guò)流束任一截面的流量相等

1V1A1=

2V2A2=

3V3A3=……=

常數(shù)對(duì)于不可壓縮流體

1=

2=

3=……=

常數(shù)，所以 V1A1=

V2A2=

V3A3=……=

常數(shù)連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式連續(xù)性方程說(shuō)明了流速與面積之間的關(guān)系，說(shuō)明在截面較小的地方流速較高，在截面較大的地方流速較低2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

102.2空氣在汽車周圍的流動(dòng)情況伯努利方程 -------流體的重力勢(shì)能、壓力勢(shì)能、動(dòng)能之和為常數(shù)當(dāng)氣體流速不高、密度可視為不變，并且由于空氣重力很小，則有-------流體的靜壓力與動(dòng)壓力之和為常數(shù)伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式該方程說(shuō)明，流速越大，動(dòng)壓力越大，但該點(diǎn)的靜壓力（壓力）越小，在前端滯點(diǎn)處，流速為零，壓力最大例題2-12024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

11空氣在汽車周圍的流動(dòng)情況2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

12空氣在汽車周圍的流動(dòng)情況2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

13空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成根據(jù)連續(xù)性方程和伯努力方程，如果空氣是非粘滯的，則在理想大氣中運(yùn)動(dòng)的任何物體表面壓力之和為零2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

14空氣在汽車周圍的流動(dòng)情況附面層由于流體具有粘性，因此相對(duì)于物體表面運(yùn)動(dòng)時(shí)會(huì)產(chǎn)生摩擦作用，靠近物體表面處的流體有粘附在物體面上的趨勢(shì)，其靠近物體表面處速度為零，速度隨著距離的增大而增大，我們將這個(gè)速度發(fā)生變化的薄層稱為附面層附面層隨流程的增加而增厚2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

15空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

16空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

17空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

18空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成分離點(diǎn)流速趨于零的點(diǎn)，標(biāo)志著邊界層與物體表面出現(xiàn)分離，是尾渦流區(qū)的分界線尾渦會(huì)損失動(dòng)能，或者說(shuō)，尾渦區(qū)內(nèi)的壓力與分離點(diǎn)處的壓力幾乎相等，因此較低（負(fù)壓，吸力），物體前后的壓差就形成了壓差阻力（主要受形狀影響，因此也成為形狀阻力）2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

19空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

20空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成減少或消除尾渦，延緩分離現(xiàn)象的方法截面應(yīng)逐漸變化，避免流管截面驟然增大，從而使氣流保持相當(dāng)速度采取措施，加快可能出現(xiàn)分離區(qū)域的氣流速度（見(jiàn)P15圖2-3）2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

21空氣的分離現(xiàn)象及渦旋的形成2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

22第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

23汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施作用在車身上氣動(dòng)力和力矩車身上壓力的分布2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

24作用在車身上氣動(dòng)力和力矩車身上壓力分布的兩種表示方法2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

25作用在車身上氣動(dòng)力和力矩2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

26思考夏季在高速公路上開(kāi)空調(diào)省油還是開(kāi)窗通風(fēng)省油？打開(kāi)天窗換氣和打開(kāi)側(cè)窗換氣有何不同？

打開(kāi)天窗換氣時(shí)，天窗上方的壓力低于車內(nèi)的壓力。作用在車身上氣動(dòng)力和力矩氣壓中心車身所受到的空氣動(dòng)力合力稱為氣動(dòng)力氣動(dòng)力合力在汽車上的作用點(diǎn)成為氣壓中心（風(fēng)壓中心）氣壓中心一般難以與汽車的質(zhì)心重合氣動(dòng)力合力F為----其中A為迎風(fēng)面積（正投影面積）,C為阻力系數(shù)，與車身形狀有關(guān)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

27作用在車身上氣動(dòng)力和力矩氣動(dòng)力在三個(gè)坐標(biāo)方向的分力沿X方向的氣動(dòng)阻力D(Drag)沿Y方向的氣動(dòng)升力L(Lift)沿Y方向的氣動(dòng)側(cè)向力S(SideForce)

----其中CD,CL,CS分別為氣動(dòng)阻力系數(shù)、升力系數(shù)、側(cè)向力系數(shù)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

28作用在車身上氣動(dòng)力和力矩CD,CL,Cs是汽車空氣動(dòng)力學(xué)中最重要的參數(shù)，是評(píng)價(jià)汽車空氣動(dòng)力學(xué)性能的主要指標(biāo)CD,CL,Cs取決與汽車的外形及表面狀況與迎風(fēng)面積無(wú)關(guān)氣動(dòng)力矩由于氣動(dòng)力一般與質(zhì)心不重合因此將力平移到質(zhì)心后會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)力矩氣動(dòng)力矩有：俯仰力矩PM（PitchingMoment)、橫擺力矩YM(YawingMoment)、側(cè)傾力矩RM(RollingMoment)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

29作用在車身上氣動(dòng)力和力矩SAEJ1594規(guī)定也可以表示為(My=PM)，(Mz=YM)，(Mx=RM)俯仰力矩PM（My）以Y軸為中心，抬頭為正橫擺力矩YM(Mz)以Z軸為中心，車頭右偏為正側(cè)傾力矩RM(Mx)以X軸為中心，右傾為正2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

30作用在車身上氣動(dòng)力和力矩2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

31作用在車身上氣動(dòng)力和力矩空氣阻力（氣動(dòng)阻力）汽車行駛時(shí)，其表面與空氣相互作用而產(chǎn)生的阻力統(tǒng)稱為空氣阻力空氣阻力主要與汽車的行駛速度及汽車外形有關(guān)空氣阻力分為摩擦阻力與壓力阻力兩部分摩擦阻力是由于空氣的黏性在車身表面產(chǎn)生的切向力的合力在行駛方向的分力。摩擦阻力與車身表面質(zhì)量及表面有關(guān)。壓力阻力是作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力中的形狀阻力占主要部分，所以車身主體形狀是影響空氣阻力的主要因素，改進(jìn)車身流線型體是減少空氣阻力的有效途徑。2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

32作用在車身上氣動(dòng)力和力矩作用在汽車上的氣動(dòng)阻力形狀阻力（壓差阻力FormDrag）干擾阻力(InterferenceDrag)內(nèi)部阻力(InternalFlowDrag)誘導(dǎo)阻力(InducedDrag)摩擦阻力(SkinFriction)前四種是由于壓力造成的阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

33空氣阻力的組成

4.1轎車的空氣阻力由轎車表面凸出的零件引起氣流相互干擾而產(chǎn)生的阻力車身前部的正壓力和車身后部的負(fù)壓力所產(chǎn)生的壓力差而引起的阻力由轎車室內(nèi)通風(fēng)的氣流和冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)的氣流所造成的阻力。由升力引起的由于空氣的粘滯性在車身表面所產(chǎn)生的摩擦力2024/3/10

34太原理工大學(xué)車輛工程系作用在汽車上的氣動(dòng)阻力作用在汽車上的氣動(dòng)阻力形狀阻力（壓差阻力）汽車前后壓力差造成的其大小由汽車外形決定氣流分離點(diǎn)設(shè)計(jì)是減少形狀阻力的主要內(nèi)容2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

35F壓力F真空拉力F壓阻=F壓力+F真空拉力作用在汽車上的氣動(dòng)阻力干擾阻力汽車表面凸起物對(duì)氣流的干擾形成的要避免凹、凸起物，仔細(xì)設(shè)計(jì)門(mén)把保險(xiǎn)杠等附件2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

36作用在汽車上的氣動(dòng)阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

37作用在汽車上的氣動(dòng)阻力誘導(dǎo)阻力氣動(dòng)升力在水平方向的分離誘導(dǎo)阻力與升力和車身寬長(zhǎng)比有關(guān)（見(jiàn)P17公式2-10）減小升力系數(shù)和適當(dāng)增寬車身可以減小誘導(dǎo)阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

38F作用在汽車上的氣動(dòng)阻力摩擦阻力由于空氣的粘滯性而形成的空氣與車身表面以及附面層之間的摩擦力造成的取決于車身面積和光滑程度總氣動(dòng)阻力車身氣動(dòng)設(shè)計(jì)時(shí)主要內(nèi)容,它取決于氣動(dòng)阻力系數(shù)、汽車正投影面積和車速其中正投影面積A可以估算

A=0.81BH2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

39作用在汽車上的氣動(dòng)阻力常見(jiàn)車氣動(dòng)阻力系數(shù)見(jiàn)表2-2和表2-32024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

400.15-ApteraMotorsTyp-10.25ToyotaPrius,20100.28-ToyotaCamry0.48-VolkswagenBeetle0.57-HummerH2,20030.9-atypicalbicyclepluscyclist氣動(dòng)升力和俯仰力矩氣動(dòng)升力升力是由于汽車上下部曲線曲率不同，使得氣流流速不同而產(chǎn)生的壓力差造成的，壓力差越大，升力越大升力會(huì)引起誘導(dǎo)阻力，產(chǎn)生俯仰力矩，升力大俯仰力矩也大升力會(huì)降低軸載荷，降低附著力，影響動(dòng)力性、操作性和穩(wěn)定性，但也能降低一點(diǎn)油耗（絕對(duì)不可?。侈I車160km時(shí)，前軸升力占車重20%-25%從安全角度講，降低升力比降低阻力更重要，升力最好為零，甚至為負(fù)最好2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

412024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

42氣動(dòng)升力和俯仰力矩影響升力的主要因素拱度及迎角汽車的升力產(chǎn)生與飛機(jī)機(jī)翼相似，機(jī)翼上下表面曲率不同造成上下表面流速不同而產(chǎn)生升力汽車也可以看作是由中線（車身橫截面中心點(diǎn)連線）、前緣（中心線與前端的交點(diǎn)）、后緣（中心線與后端的交點(diǎn)）和弦（聯(lián)接前緣與后緣的直線）組成的一個(gè)類機(jī)翼形態(tài)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

43氣動(dòng)升力和俯仰力矩弦高與弦長(zhǎng)的比值稱為拱度弦與轎車前進(jìn)方向之間的夾角稱為迎角，規(guī)定前高后低的弦線迎角為正，前低后高的弦線迎角為負(fù)根據(jù)機(jī)翼理論，拱度越大升力系數(shù)越大，迎角越大（16度內(nèi)）升力系數(shù)越大，由于拱度降低受限制較多，因此大多采用前低后高降低迎角可以降低升力，故前傾的轎車及客貨車升力較小也可以采用前擾流板、后擾流板來(lái)調(diào)整拱高和迎角，降低升力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

44氣動(dòng)升力和俯仰力矩2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

45氣動(dòng)升力和俯仰力矩阻塞底部氣流對(duì)升力的影響阻塞前部產(chǎn)生負(fù)升力放置平臺(tái)上產(chǎn)生正升力阻塞后部產(chǎn)生極大的正升力因此減少流入地步氣流，安裝平整地板有助降低升力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

46氣動(dòng)升力和俯仰力矩地板離地間隙過(guò)小的離地間隙會(huì)使流過(guò)車頂?shù)臍饬髟黾?，?dǎo)致流速增加，并且地板附面層與地接觸，增加阻力，降低車底流速，升力系數(shù)增大適當(dāng)增加高度，使氣流順暢，提高車底流速（文丘里效應(yīng)），降低升力系數(shù)過(guò)高后文丘里效應(yīng)減弱，升力系數(shù)又開(kāi)始升高2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

47氣動(dòng)升力和俯仰力矩后背傾角對(duì)升力的影響車前部對(duì)升力的影響前窗傾角對(duì)升力的影響(P19頁(yè))2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

48氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩當(dāng)汽車行駛方向與風(fēng)向不平行時(shí)，會(huì)產(chǎn)生氣動(dòng)側(cè)向力同時(shí)會(huì)產(chǎn)生橫擺力矩和傾覆力矩氣壓中心對(duì)橫擺力矩和側(cè)傾力矩有重要影響，即對(duì)行駛穩(wěn)定性有重要影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

49氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩當(dāng)氣壓中心位于質(zhì)心之前（靠近前軸）時(shí)，橫擺力矩Mz使車沿順時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，也就是順側(cè)風(fēng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)一步增強(qiáng)側(cè)向風(fēng)作用，導(dǎo)致車失穩(wěn)當(dāng)氣壓中心位于質(zhì)心之后（靠近后軸），橫擺力矩Mz使車沿逆時(shí)針?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)，也就是順側(cè)風(fēng)方向轉(zhuǎn)動(dòng)，削弱強(qiáng)側(cè)向風(fēng)作用，具有增穩(wěn)作用2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

50氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩流線型較差，外形方正的汽車，風(fēng)壓中心靠近中部流線型越好的汽車，風(fēng)壓中心越靠近前部，這是因?yàn)闅饬髟谲囄材軌蚝芎昧鲃?dòng)不受阻礙，故甲殼蟲(chóng)車穩(wěn)定性不佳盡可能減少車前部側(cè)面投影面積，增加車尾部側(cè)面投影面積可是風(fēng)壓中心靠后軸在車尾增加尾翼也可增加側(cè)向穩(wěn)定性長(zhǎng)頭短倉(cāng)的跑車造型、行李艙較高的（背部坡度較小）、尾部厚度較大的車，采用陡然割尾造型的快背式造型氣壓中心均較后，因此目前較為流行實(shí)驗(yàn)表明長(zhǎng)度較小、寬度較大、車身低矮的轎車，穩(wěn)定性更好（偏航力矩小、傾覆力矩較?。?024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

51氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

52氣動(dòng)側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

53第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

54汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性空氣在物體周圍的物理特性運(yùn)動(dòng)物體周圍有一個(gè)附面層由于空氣具有粘滯性故附面層可以是層流（規(guī)律的分層流動(dòng)），也可能為渦流（湍流）層凸起部分流速高，壓力低，凹下部分流速低，壓力高層流與湍流的轉(zhuǎn)換點(diǎn)稱為分離點(diǎn)，分離點(diǎn)后出現(xiàn)氣流倒流現(xiàn)象，成為湍流區(qū)，并導(dǎo)致阻力增加2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

552.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性車身上的附面層大部分為湍流層，湍流層會(huì)增加摩擦阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

562.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

572.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車前端形狀對(duì)氣動(dòng)特性的影響流譜：發(fā)動(dòng)機(jī)罩和風(fēng)窗玻璃處有轉(zhuǎn)角，會(huì)阻擋氣流導(dǎo)致氣流減慢，氣壓升高，在S點(diǎn)出現(xiàn)分離，在R處氣流重新附著，并繼續(xù)加速流動(dòng)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

582.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性影響汽車前端氣動(dòng)特性的主要因素發(fā)動(dòng)機(jī)罩和風(fēng)窗玻璃處夾角

角越大，x/d越大，附著點(diǎn)R越靠上，x/c越小，分離點(diǎn)越前移，渦流區(qū)增大，故減小角，在拐角處開(kāi)設(shè)通風(fēng)口有利于減小渦流發(fā)動(dòng)機(jī)罩三維曲率和結(jié)構(gòu)發(fā)動(dòng)機(jī)罩曲率越大，越便于氣流向汽車側(cè)翼兩邊流動(dòng)，有利于減小渦流區(qū)風(fēng)窗玻璃三維曲率和結(jié)構(gòu)風(fēng)窗玻璃曲率越大，越便于氣流向汽車側(cè)翼兩邊流動(dòng)，有利于減小渦流區(qū)車頭和保險(xiǎn)杠形狀保險(xiǎn)杠位置適當(dāng)前沿可降低阻力車頭形狀最好為流線型，并下傾（P23圖2-17）2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

592.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

602.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

61前保險(xiǎn)杠形狀與氣流阻滯區(qū)2.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車頂蓋外形對(duì)氣動(dòng)特性的影響頂蓋上撓度系數(shù)h/l越大，氣動(dòng)阻力系數(shù)越小，但投影面積越大，故要適當(dāng)選擇見(jiàn)P24頁(yè)圖2-182024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

622.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車側(cè)面外形對(duì)氣動(dòng)力的影響頂部流速高壓力低，底部流速低壓力高，因此底部氣流將向兩個(gè)側(cè)面流動(dòng)，形成渦流，并部分向后延展，加強(qiáng)尾渦，增加阻力車窗前的渦流也可能向兩側(cè)擴(kuò)展，并延伸至尾部，加強(qiáng)尾渦，增加阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

632.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性使車身側(cè)面鼓一些，適當(dāng)選擇a/L值可降低氣流上流，從而降低阻力注意A柱設(shè)計(jì)，使之平滑過(guò)渡，可以減少渦流但側(cè)面鼓出會(huì)增加投影面積安裝側(cè)圍也可以減少上行氣流2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

642.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

65前支柱型式對(duì)側(cè)部渦流的影響輪口外部拱起，控制輪口內(nèi)氣流對(duì)側(cè)面平順氣流的干擾2.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車底部外形對(duì)氣動(dòng)性能的影響底部氣流相當(dāng)復(fù)雜，存在車底與路面的相互作用，對(duì)整車氣動(dòng)性能有重要影響影響主要因素有底部離地間隙車輛外形尺寸及造型汽車底部平滑程度地板的橫向、縱向曲率減小車底部氣動(dòng)阻力的方法減少流入氣流量使底部氣流順暢2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

662.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性離地間隙的影響貨車底部粗糙，底部有更大的空間產(chǎn)生渦流，故阻力系數(shù)隨離地間隙的提高而提高轎車底部平滑，減少了湍急的氣流和摩擦損失，故阻力系數(shù)隨離地間隙的提高而降低，升力系數(shù)也會(huì)降低圖中Zc為實(shí)際值，Z為平均值2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

672024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

682.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性地板的平整程度影響底板越平整、光滑阻力系數(shù)越低2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

692.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性地板形狀的影響地板有縱向曲率可以使底部流速增加（與頂部類似），降低壓力，從而降低升力，同時(shí)減少底部氣流動(dòng)量損失，降低阻力系數(shù)橫向向曲率有利于有利于氣流向兩側(cè)邊緣流動(dòng)，降低氣流在底部的阻塞，從而降低升力和阻力系數(shù)，但是過(guò)大則會(huì)造成額外的渦流，影響后部湍流區(qū)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

702.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性車身后背形態(tài)對(duì)氣動(dòng)特性的影響汽車尾部形態(tài)對(duì)形狀阻力具有要影響一般氣流在車尾的分離線呈圓環(huán)形，尾流區(qū)內(nèi)的壓力相同，且低于大氣壓（基本與分離點(diǎn)壓力相同）切掉深入渦流區(qū)部分，不會(huì)對(duì)作用于物體上的氣動(dòng)合力產(chǎn)生大的影響，故短尾轎車就是利用該原理的結(jié)果2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

712.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性總體上斜背式車身較三廂式車身分離點(diǎn)靠后氣流在車后部分離產(chǎn)生的湍流區(qū)是產(chǎn)生形狀阻力的主要原因，阻力主要來(lái)源于車身后部汽車后背傾角對(duì)車后部氣流分離點(diǎn)有重要影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

72后傾角的定義2.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性一般后傾角從0到15度增加時(shí)，阻力系數(shù)降低，大于15度后，隨著角度的繼續(xù)增大，由于氣流分離，阻力再次變大一般將阻力最大的傾角30度稱為臨界角接近40度后，其中阻力系數(shù)幾乎不再變化，因此現(xiàn)代直背式車后傾角大多接近40度此外，后背長(zhǎng)度越大，阻力系數(shù)越小2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

732.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性根據(jù)后背傾角不同常將車分為直背式、艙背式、方背式、折背式2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

742.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車表面凸起物與凹槽對(duì)氣動(dòng)性能的影響凸起和凹槽可引起干擾阻力，應(yīng)盡量避免，如果必須要凸起和凹槽，則應(yīng)采取措施盡可能減小其影響兩凸起、凹槽距離越近，影響越大2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

752.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

762.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車內(nèi)部氣流對(duì)氣動(dòng)性能的影響滿足冷卻、通風(fēng)等需要，使空氣流經(jīng)車體內(nèi)部時(shí)構(gòu)成的阻力內(nèi)部阻力取決于氣流進(jìn)出口處氣流的速度、壓力、方向和流量，過(guò)大過(guò)小的進(jìn)出口均不好2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

77轎車在停車狀態(tài)下冷卻風(fēng)扇運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)前部的空氣流場(chǎng)轎車在高速行駛狀態(tài)下前部的空氣流場(chǎng)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

78冷卻氣流流過(guò)發(fā)動(dòng)機(jī)艙各部位的示意圖序號(hào)氣流通過(guò)形式空氣阻力系數(shù)1沒(méi)有冷卻空氣（前部封閉）0.2262有冷卻空氣（下部無(wú)障礙流出）0.2543只從下部專門(mén)出口流出0.2444只從下部帶有窄的橫向通風(fēng)槽流出0.2365只從側(cè)面帶有窄的橫向通風(fēng)槽流出0.2356只從上部帶有窄的橫向通風(fēng)槽流出0.223不同形式氣流流過(guò)冷卻系統(tǒng)后對(duì)汽車風(fēng)阻系數(shù)的影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

79格柵造型的要素,好的空氣動(dòng)力性

散熱器格柵2024/3/10

80太原理工大學(xué)車輛工程系

格柵造型的要素，差的空氣動(dòng)力性

散熱器格柵2024/3/10

81太原理工大學(xué)車輛工程系2.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性通風(fēng)系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)氣口設(shè)置在正壓力區(qū)，排氣口的設(shè)置負(fù)壓區(qū)2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

822.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

832.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性車輪旋轉(zhuǎn)對(duì)氣流的影響物體在流體中移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)時(shí)，例如足球在流體中移動(dòng)時(shí)，會(huì)繞著通過(guò)其質(zhì)心的軸旋轉(zhuǎn)。當(dāng)球旋轉(zhuǎn)時(shí)會(huì)產(chǎn)生升力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

842.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性車輪滾動(dòng)時(shí)一般應(yīng)著氣流方向因此會(huì)產(chǎn)生一個(gè)升力車輪的旋轉(zhuǎn)還會(huì)使車輪上氣流的分離線前移物體在流體中移動(dòng)并旋轉(zhuǎn)時(shí)，因此會(huì)產(chǎn)生較大的阻力2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

852.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性輪罩的阻擋能夠減弱車輪對(duì)氣流的干擾，從而降低阻力但是，在輪罩中運(yùn)動(dòng)的車輪會(huì)對(duì)主氣流產(chǎn)生干擾輪胎的寬度有一個(gè)空氣阻力最小的值2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

862.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性汽車尺寸與氣動(dòng)特性的關(guān)系車長(zhǎng)與氣動(dòng)力的關(guān)系車廠越長(zhǎng)阻力越小，較長(zhǎng)可以使氣流在物體表面流動(dòng)較平穩(wěn)，減少渦流的產(chǎn)生過(guò)長(zhǎng)會(huì)長(zhǎng)生摩擦阻力具體可以參考P31圖2-31車寬與氣動(dòng)阻力的關(guān)系車越寬，阻力越小過(guò)寬會(huì)增大正投影面積，增大阻力具體可以參考P31圖2-32車高與氣動(dòng)阻力的關(guān)系車越高，氣動(dòng)阻力越大2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

872.4汽車各部形態(tài)氣動(dòng)特性車高與氣動(dòng)阻力的關(guān)系車越高，氣動(dòng)阻力越大具體可以參考P32圖2-33汽車的長(zhǎng)、寬、高與氣動(dòng)阻力關(guān)系參見(jiàn)P32圖2-342024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

88第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

89汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2.5汽車的氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響氣動(dòng)阻力對(duì)最大車速的影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

90降低值是提高最大車速的關(guān)鍵

汽車的升力汽車的牽引力最大車速升力系數(shù)不可大，對(duì)穩(wěn)定性不利2.5汽車的氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響氣動(dòng)阻力對(duì)汽車加速性的影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

91阻力功率發(fā)動(dòng)機(jī)功率對(duì)時(shí)間t求導(dǎo)

轎車的加速度與阻力系數(shù)有近似反比關(guān)系。減小空氣阻力和轎車的重力，都可以使轎車的加速能力提高。2.5汽車的氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響氣動(dòng)阻力對(duì)汽車燃油經(jīng)濟(jì)性的影響氣動(dòng)阻力消耗的功率為2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

92降低空氣阻力即可降低油耗；當(dāng)高速行駛時(shí)，降低空氣阻力節(jié)油的效果更大2.5汽車的氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響氣動(dòng)力矩對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響氣動(dòng)升力和俯仰力矩對(duì)操作穩(wěn)定性的影響降低前或后軸負(fù)荷，降低附著力，破壞操作穩(wěn)定性，嚴(yán)重時(shí)使汽車失去控制側(cè)向力及橫擺力矩對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響側(cè)向力可以使汽車偏離行駛方向橫擺力矩如果位于質(zhì)心之前會(huì)使這種情況惡化橫擺力矩如果位于質(zhì)心之后會(huì)使削弱側(cè)風(fēng)的影響，故汽車前部投影面積應(yīng)盡量小，使氣壓中心靠近后軸汽車側(cè)傾力矩對(duì)汽車穩(wěn)定性的影響會(huì)影響左右懸掛負(fù)荷，從而影響汽車的轉(zhuǎn)向特性2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

93第二章講課提綱2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

94汽車氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響汽車各部分形態(tài)與氣動(dòng)特性的關(guān)系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動(dòng)力學(xué)基本原理概述提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施改善轎車氣動(dòng)性的措施氣動(dòng)設(shè)計(jì)核心包括控制車身表面形狀，調(diào)整拱高、迎角等，延遲或消除附面層分離和渦流的產(chǎn)生調(diào)整迎面和背面的傾角，使車頭、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，形成平滑表面添加必要的空氣動(dòng)力學(xué)附件，整理和引導(dǎo)氣流，改善車身周圍流場(chǎng)具體措施主要有關(guān)注車頭部造型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

952.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施改善轎車氣動(dòng)性的措施核心包括光順車身表面形狀，延遲或消除附面層分離和渦流的產(chǎn)生調(diào)整迎面和背面的傾角，使車頭、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，形成平滑表面添加必要的空氣動(dòng)力學(xué)附件，整理和引導(dǎo)氣流，改善車身周圍流場(chǎng)具體措施主要有關(guān)注車頭部造型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

962.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

972.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施保險(xiǎn)杠應(yīng)凸出過(guò)渡部分應(yīng)圓滑過(guò)渡2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

98車身各部件結(jié)合部應(yīng)盡可能圓滑過(guò)渡，防止氣流分離精心設(shè)計(jì)A柱及流水槽，盡可能平滑過(guò)渡注意前風(fēng)窗夾角，40度左右較好2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

992.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施車前部側(cè)面投影不可過(guò)大，一面氣動(dòng)中心過(guò)于靠前注意車身縱向形狀，中間呈腰鼓形，且向后逐漸收縮較好，特別是車前部與車身過(guò)渡處要圓滑過(guò)渡2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1002.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長(zhǎng)度尺寸2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1012.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長(zhǎng)度尺寸2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1022.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施注意后部形態(tài)，延緩氣流分離

利用后擾流板，控制車后部渦流的形成與發(fā)展，“整理”不穩(wěn)定的渦流，推遲渦流產(chǎn)生或形成一定方向的小渦流，以填充后窗后部的低壓區(qū)，削減前風(fēng)窗和后窗后部分的壓力差。2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

103具有后擾流板形狀的后行李箱蓋造型頂蓋后緣導(dǎo)流板控制局部氣流2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1042024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1052.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施保證車底部形狀的最優(yōu)化避免車身凸起和凹槽2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

106后視鏡后視鏡設(shè)計(jì)也要注重流線形2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

107107門(mén)把手2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1082.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施安裝擾流裝置

前阻風(fēng)板2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1092.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1102.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1112.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1122.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1132.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1142.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1152.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1162.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1172.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1182.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1192.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1202.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1212.6提高汽車空氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

122改善貨車氣動(dòng)力性能的措施常見(jiàn)貨車CD值，P39表2-5貨車由于車身較長(zhǎng)，，中間還可能有間隙，因此受側(cè)風(fēng)影響更大2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

123改善貨車氣動(dòng)力性能的措施改善貨車氣動(dòng)性能的措施裝載貨物盡量靠近車廂板前部2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

124改善貨車氣動(dòng)力性能的措施安裝合適的整流罩（避免過(guò)高、過(guò)低），減弱駕駛室渦流區(qū)，使氣流平順地流過(guò)車身2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

125改善貨車氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

126改善貨車氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

127改善貨車氣動(dòng)力性能的措施2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

128車廂不能過(guò)高2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1292024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

130控制整流罩形狀，降低阻力駕駛室應(yīng)圓滑過(guò)渡，并適當(dāng)控制駕駛室與車廂高度，延遲或消除氣流分離2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

131在易出現(xiàn)氣流分理處安裝邊翼2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

132設(shè)計(jì)時(shí)盡量保證駕駛室與車廂等寬盡量縮小牽引車駕駛室和掛車（包括車廂箱、貨箱）之間的間隙在牽引車駕駛室和掛車之間的間隙間安裝隔離裝置，改善側(cè)風(fēng)影響2024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1332024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1342024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1352024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系

1362024/3/10太原理工大學(xué)車輛工程系