车辆空气动力学|减少汽车阻力

是什么让汽车空气动力学变得更安全、更高效?

汽车空气动力学是一个潜在的领域，以减少燃料消耗。因为作用在飞行器上的空气阻力与车速的平方成正比。所以通过深入研究和提供必要的修改拖曳力减少，并有以下优点可以实现。

空气动力学阻力或阻力

阻力是空气动力学中最重要的力因为它几乎影响到空气中所有的运动。当飞机在空中飞行时，它会遇到阻力。为了产生阻力，一个固体物体必须受到与该物体方向相同的空气的撞击。因为它需要更多的努力来克服，阻力在汽车和飞机上通常被认为是一件坏事。在其他情况下，比如使用降落伞时，阻力实际上是一种优势。

物体的重量和他们的阻力系数(Cd)计算使用这个数字。除了物体的形状外，这个数值还受到各种其他变量的影响，包括物体的速度、表面粗糙度、空气密度以及流动是层流还是湍流。物体表面的气压，物体两侧的摩擦力，以及物体背部的相对负压或吸力，都会产生阻力。

一个平板正面在空气中移动的Cd大约是1.3，这几乎与正面在空气中移动的立方体的Cd相同。飞机为0.01 ~ 0.03，现代汽车为0.25 ~ 0.35。理解Cd可能是一个挑战。因此，通常采用计算机模拟或风洞试验来确定。

什么是空气动力学?

顾名思义，“空气动力学”指的是空气的运动。换句话说，空气动力学是研究风如何影响运动物体的学科。这两个因素影响车辆移动时的气流。

1.速度:车辆移动的速度

2.该地区的风力。

车辆的车身设计，包括尺寸和形状，必须具有可接受的空气动力学特性。

这个领域研究的是空气在汽车中流动．因为空气是一种非常稀薄的流体，所以最好把它叫做“流体力学”代替。汽车的加速、最高速度、燃油效率和操纵性能都受到车辆周围和内部气流的影响。

通过改变流动特性来改善通过移动车辆的气流

1.燃料使用减少

2.为居住者提供更好的舒适度

3.增强车辆性能和操控性(稳定性、操控性、交通安全)

流体动力学是研究流动液体的学科，空气动力学是主要的组成部分。然而，这个主题的主要目的是最小化空气阻力。气流是空气动力学的结果。

• 抵抗气流或空气阻力
• 风的声音
• 噪音量
• 防止不必要的电梯
• 提高高速稳定性。
• 效率。

在不深入细节的情况下，汽车的气动阻力与速度的平方成正比。正因为如此，需要一个立方的速度来克服阻力。

速度和燃料消耗与车辆的阻力密切相关换句话说，必须克服。

车辆空气动力学的优势

• 相同功率输出的最小速度和加速度
• 燃油消耗降低，通过适当的流线型可以减少约35%的燃油成本
• 良好的外观
• 通过减少各种力和力矩，具有良好的稳定性和安全性

汽车空气动力学研究“，

空气动力学的研究分为以下两个阶段:

• 制作一个实体模型的汽车，以适当的比例风洞试验用于车身外观优化
• 通过进行道路测试来检查阻力系数

气动力和力矩

气动力和力矩特性应纳入机体的设计。汽车受到三种力的作用。

1.空气在车辆运动方向上的阻力(沿纵轴作用的风)，Px。

2.垂直向上作用气动升力，Pz

3.车侧横向的侧风力Py。

所有这些力都作用于压力中心，而不是重力中心。力矩是这些力的结果。车身受到这些力和力矩的综合作用。加速和减速对运动物体的影响

• x轴上的力Py生成Mx - the滚动由这个力引起的力矩。
• 俯仰力矩My由y轴力Px(或)P产生。
• 绕z轴的力Py会产生偏航力矩Mz。

方向	力	时刻
纵向(轴)	拖	滚动力矩(侧力)
横向(轴)	侧向力	俯仰力矩(由于升力)
垂直(z轴)	电梯	偏航力矩(侧向力)

测力的来源是中轴距和中制动位置的地面平面，而不是车辆的重心(在风洞测试中可能知道，也可能不知道)。

用雷诺模型法计算汽车空气动力学仿真

这里的模型是根据雷诺模型定律计算而成的:

如果黏性力单独起主导作用，则可以认为模型在动力上与模型相似原型如果惯性力和粘性力的比例在模型和原型中是相同的。

Re = ρVL/μ

根据雷诺数建立模型的定律称为雷诺模型定律。

(右_e）_原型= (R_e）_模式
ρ_p副总裁李_P/μ_p=ρ_米V_米l_米/μ_米
ρ_pV_pl_P/ρ_米V_米l_米．1 /μ_p/μ_米= 1
ρ_rV_rl_r/μ_r= 1

其中规模比为:

ρ_r=ρ_p/ ρ ' v_r= V_p/ V_米
l_rL =_p/ L_米,μ_r=μ_p/μ_米

现在，时间尺度比T_rL =_r/ V_r

速度比V_r= V_r/ L_r

加速度比例a_r= V

力标比:

F_r= m_r一个_r=(ρ_r一个_rl_r)_r
F_r=(ρ_rl^3._r)_r

排放比例:

问_r=ρ_r一个_rV_r
问_r=ρ_rl_r²V_r

道路车辆空气动力学

这条路采用沉降法进行试验，其中车辆速度提高到预定值，并记录每10 KPH减速所消耗的时间。在这里，车辆在狭窄的道路上行驶，没有任何干扰，如制动、转弯、坡度、障碍物等。现在将记录的值代入公式，计算阻力系数值。测试在两种情况下进行。

• 窗户一直开着
• 窗户都关着

在流动显示中，使用鼓风机来研究模型周围的流动模式，并对结果进行了讨论。最后，提出了降低空气阻力的建议。

汽车空气动力学和汽车的燃油经济性。

汽车设计本身就是一项巨大的工程。每一个车辆设计的组成部分必须考虑在内，但对于赛车来说尤其如此。尽管如此，由于我们不讨论赛车，让我们集中在公路车辆现在。因此，除了外观，“空气动力学”对燃油经济性和驾驶动力学也有重大影响。

路车辆可能会被认为不需要因为它们以适度的速度飞行。需要明确的是，气动阻力是一种车辆阻力，必须在低至80公里/小时的速度(甚至更低，但影响不是那么显著)开始克服。下面是汽车空气动力学的一个简单定义，为你理清思路。

燃油经济性和空气阻力之间的权衡

现实世界的考虑表明，空气阻力占汽车能量损失的很大一部分。

高速公路是汽车承受最大阻力的地方，而在城市里，这种影响微乎其微。

换句话说，当空气阻力减少10%时，高速公路上的燃油经济性就会提高5%。但在城市，这一增幅约为2%。

真实车辆空气动力学案例研究

由于高速公路速度限制空气动力学在决定一辆汽车消耗多少燃料方面起着越来越重要的作用。你还不清楚吗?

让我们从未来的角度来看看这个问题。2020年现代Verna和2020年现代Creta都使用相同的发动机，无论是一个正常情况下吸气式汽油或柴油动力模型。

与Verna相比，Creta与空气直接接触的表面积更大。

为了容纳它的前部，Creta将需要消耗更多的空气。因此，为了让车辆达到或保持高速，就需要额外的汽油。

相比之下，现代(Hyundai)轿车Verna更小、更符合空气动力学的表面积，大大降低了车辆的空气动力学阻力。

“Verna”比“Creta”更省油，因此对环境更有利。

10赛车空气动力学特性和汽车空气动力学部件

1.分束器

在汽车的前部，汽车的前缘被设计成阻止高压空气从下面流动。结果，分离器产生了更大的下压力。

[亚马逊畅销书= "汽车空气动力分离器" items= " 3″template= " horizontal "]

2.潜水飞机

通常出现在正面的左右两侧保险杠，这些附件是弯曲的，以使气流向前偏转，从而在车辆前部提供下压力。出于这一目的，它们还可以用来减少穿透车辆底部的高压空气的数量(这将产生升力并减少下压力)。

3.引擎盖上的通风口

当空气通过暖气片时，它需要净化走出引擎的路径以保持发动机的温度低。

4.项目实施管

这些空气勺的设计对气流的影响最小，同时仍然提供气流入口。进气口，散热器，甚至冷却司机都可以从这些设备的使用中受益．NACA管道广泛应用于法拉利F40。

5.侧面的通风口

可以看到车辆前轮(或后轮)后面的侧通风口。这些通风口允许气流离开车轮井，这通常保持湍流由于车轮的运动。热空气从发动机舱可以驱逐使用这些。

6.侧裙

开叉裙和侧摆裙有很多相似之处。为了防止飞行器受到高压空气的冲击，它们被放置在尽可能低的位置。

7.地狱最深处

为了减少车辆下方的阻力和湍流，在赛车比赛中使用时，它们通常是光滑平坦的。作为一个结果扩散器而低气压下的空气，可以产生明显的下压力。

8.扩散器

带有扩散器的汽车下体有一部分形状，以创造一个增加空气的区域车辆后部以下的体积。通过这种方式，车辆下方的低压空气可以减速并在车辆后部膨胀。扩散器有助于通过加速车辆下方的空气来减少下压力，从而降低其压力。下压力也可以通过引导气流向上来改善。

9.剧透。

赛车的扰流板不能与尾翼混淆。它们通过阻塞产生升力的气流来阻止升力。结果，车辆排气管的气流以水平或向上的方向排出，导致升力不足。当一架客机即将着陆时，你可以看到类似的情况。当机翼(扰流板)襟翼抬起时，升力降低，阻力产生。这有助于飞机减速。

[亚马逊畅销书= "剧透翅膀" items= " 5″template= "横向"]

10.尾翼或后翼

机翼在飞机上是翼型，但在汽车上，它们被用来通过使气流直接向上偏转来推动车辆向下。当机翼与气流相互作用时，飞行器就会降低。然而，为了减少下压力带来的阻力，也要付出代价: