关于汽车动力学-空气动力学清单

正脉CAE

1、汽车空气动力学的重要性: 汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及空气与汽车相互作用的一门科学。 作用在汽车上的空气力有三种：空气阻力、升力、侧向力。作用在汽车上的力矩也有三种：纵倾力矩、侧向力矩、横摆力矩。这些力和力矩称之为空气动力六分力。 2、汽车空气动力特性对汽车的影响主要有三个方面： 1）汽车动力性：：汽车的最高车速、加速时间、最大爬坡度； 2）汽车经济性：气动阻力与总阻力的比、气动阻力所耗功率、气动阻力与燃料消耗量； 3）汽车操纵稳定性：升力与纵倾力矩、侧向力及横摆力、侧倾力矩。 3、关于风洞的一些知识：一台新车设计好后，需进行风洞试验。风洞试验有模型风洞和实车风洞。最后还需进行道路试验。 1）汽车风洞的分类与名称 全尺寸风洞与模型风洞：为试验真车的风洞叫全尺寸风洞。为试验缩比模型或零部件的风洞叫模型风洞。 2）、空气动力试验风洞、全天候风洞与多用风洞：不能随意调节试验段气流温度、湿度的风洞称为空气动力试验风洞；一般在这种风洞中主要进行不受气流温度影响的空气动力测定。 3）可改变试验段气流温度、湿度、阳光强弱和其它气候条件的风洞称为全天候风洞； 4）那种即用于测定空气动力又用于测定气候环境效果的风洞称为多用风洞。 4、汽车风洞试验主要研究的问题：1）研究汽车空气动力特性：汽车的气动阻力特性和操纵稳定性；汽车上的力及力矩；2）通过汽车表面的压力分布与流场性能分析，研究汽车各部位的流场；3）发动机冷却气流的进气和排气特性；4）驾驶室内的通风、取暖及噪声特性。 5、汽车行进时都受到哪些阻力：汽车行进时所受阻力大致可分为机械阻力和空气阻力两部分。随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高。以美国60年代生产的典型轿车为例,车速为每小时60公里时,空气阻力为行驶总阻力的33%～40%;车速为每小时100公里时,空气阻力为行驶总阻力的50%～60%；车速为每小时150公里时,空气阻力为行驶总阻力的70%～75%。 6、汽车行驶时，如何避免浮升力的作用：对付浮升力主要的方法是使用车底扰流板，如我们熟知的“文式管”（Ferrari 360和ENZO屁股下面的喇叭管道）。现在只有Ferrari 360M 、Lotus Esprit 、Nissan Skyline GT－R还使用这样的装置。 另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。就是我们熟称的气坝。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身，车尾的气流也要尽量保持整齐。 7、汽车上加装扰流板为何能减少尾部升力：利用扰流板的倾斜度，使风力直接产生向下的压力，如F1赛车尾部的扰流板一般倾斜15度，高速行驶时可达1000公斤以上的压力。但是，扰流板同时也增加了风阻，如Fl的风阻系数接近1.0(一般轿车为0.3～0.5)。这里就要求在设计时必须恰到好处，使增加的风阻与改善的性能相对非常小。 8、扰流板都有哪些类型：按材质来分，目前市场上的扰流板主要有三种： 第一种是以原厂生产的玻璃钢材质的扰流板，相对比较贴合车身的线条。 第二种就是铝合金的扰流板，给人感觉比较夸张，但导流效果不错，而且价格适中，不过重量要比其他/9、质的扰流板稍重些。 第三种就是最好的扰流板材质——碳纤维的扰流板，是高刚性和高耐久性的完美结合，并广泛被F1赛车采用，F1赛车上扰流板的空间位置有些是可以调校的，调校方式分为手动和自动两种，其中自动调校型多了液压立柱，可根据车速自动调整扰流板的角度。一般建议消费者选择手动调校型的，液压自动调校型的不仅价格较贵，而且不如手动型操作方便。 9、安装扰流板除了美观作用外，更大的作用是高速时候为爱车提供必要的稳定性。由于大多数轿车以城市道路行驶为主，车辆根本达不到扰流板能够发挥作用的时速，体积越大，低速阻力就越大，再加上很多车主安装的是铝合金扰流板，车身整体重量的增加，也势必导致油耗的上升。因此这样做是得不偿失的，选择一个大方得体美观实用的扰流板才是改装之真谛。现在绝大多数的的车型都是普通轿车，但是很多车主也加装有扰流板，由于这些车的速度不是很高，因此扰流板很难发挥实际的作用，而美化车身外观则成了装扰流板的最大目的。 10、轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截面面积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身的附件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶盖的长度、倾角的设计要适当。此外，还可以在适当的位置安装导流板或扰流板。通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合理的车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作用减少车身上的尘土沉积。 11、连续性方程： 1）对于定常流动，流过流束任一截面的流量彼此相等，即 ρ‘’V1A1= ρ2V2A2 = ······=常数 对于不可压缩流体（ρ1= ρ2 = ······=常数），有 VA1= V2A2 = ······=常数 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表现形式。 汽车周围的空气压力变化不大，可近似认为空气密度不变。 2）伯努利方程(Bernoulli’s Law) 对于不可压缩流体，有： mgz+mp/ρ+mV2/2=常数 ——流体的重力势能、压力势能、动能之和为一常数。 气体的重力很小，若忽略气体的重力势能，则 p/ρ+V2/2=常数      或 p+ρV2/2=常数　　 ——静压力与“动压力”之和为一常数。 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表现形式。 流速越大，动压力越大，压力（静压力）越小。 12、空气动力学对汽车性能的影响： 1）对动力性的影响                影响高速时的加速性能; 影响最高车速。 2）对燃油经济性的影响 例：对于CdA=0.8m2的轿车，                     v=65km/h时，55%的能量克服空气阻力；                     v=90km/h时，70%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达30%，燃油消耗相差达12%以上。 3）对安全性的影响       高速时的加速性能影响行车的安全； 空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性； 空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性。 4）对汽车外形演变的影响          汽车的空气动力特性主要取决于汽车外形； 空气动力学影响着人们的审美观。 转自CAE技术联盟微信平台