汽车中空气动力学

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还使用这样的装臵。 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。
汽车中的空气动力学
更新时间：2动力学 空气动力学在汽车改装中 改善汽车空气动力学
汽车上的空气动力学
车身造型中的大学问——汽车风阻
微型摄像头取代后视镜
问答：
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%。
在处理高速空气动力学问题时，采用哪种耦合求解器效果更好？为什么？ 高速空气动力学问题也属于可压缩流动的范围，在Fluent中原则上，使用 Pressure-based和Density-based求解器都可以。从历史根源上讲，基于压力的求 解器以前主要用于不可压缩流动和微可压缩流动，而基于密度的求解器用于 高速可压缩流动。现在，两种求解器都适用于从不可压到高速可压的很大范 围流动，但总的来讲，当计算高速可压缩流动时，基于密度的求解器还是比 基于压力的求解器更有优势，因此，在使用Fluent计算高速可压缩流动时，从 理论上来讲使用Density-based求解器应该会更合适。 也许有很多人对于Pressure-based和Density-based求解器的原理的认识还不够深， 在此稍微介绍一下： 求解Navier-Stokes方程的计算方法根据连续方程的处理方式，可以分为密度法和 压力法。不论是密度法还是压力法，速度场都是由动量方程所控制，差别在 压力场的确定方法上，密度法是通过连续方程确定密度，再由状态方程换算 压力，这一方法多用于可压缩流动，作一定修正后，也可用于低马赫数流动， 而这一流动已被看做不可压缩流，但此时精度及鲁棒性都有所降低，对于湍 流甚至会失去有效性。密度法的弱点正好是压力法的长处，压力法是通过压 力方程或压力修正方程来获得压力场，由于其鲁棒性及有效性，得以广泛使 用。该方法原是作为求解不可压缩流动发展起来的，但也可以推广到可压缩 流的计算上。这两种方法在求解思路上也有所不同，密度法多用同步求解各 变量，而压力法则常为顺序求解各变量。显然顺序求解的一个优势是便于补 充方程而无需修改算法程序。 /ap/bd/Q/qv/id/11194
空气动力学中常见的效应有哪些？ 想请教一下空气动力学中常见的效应有哪些？比如马格努斯效应等？谢谢 热气球效应、拉佛儿喷管、卡门涡街等很多。 我们常说的足球中的“香蕉球”就是马格努斯效应的一种应用。 如何减小汽车的外形阻力和干扰阻力？ 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， 还可以在适当的位臵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。
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。 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，不过重量要比其他材质的扰流板稍重些。 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臵有些是可 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
扰流板是否越大越好？ 不是的。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。
Cd值指的是什么？如何理解？ 人们普遍对Cd值存在一些误解。在许多车厂的产品介绍书中，常常会提及新车 的风阻系数降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不简单是指我们一般所说的空 气阻力，而是流气拉力系数（Drag Coefficient），一般而言气流在车尾造成 的拉力，数值越低，表示车尾气流处理的越流畅，该部分的浮升力亦会越小， 相对而言，车辆行走时的阻力会低一点，后轮的下压力也会好一点。说到这 里我们就应该明白，加装尾翼并不一定会增加Cd值！如果加装尾翼和尾扰流 器后，车辆尾部气流通过的流畅度增高，那么这辆车的Cd值反而应该降低。 汽车设计的空气动力学问题并不止于车尾，其实车头的长度和宽度也会影响 一部汽车的总拉力数值。比如前纵臵引擎的中心点要比前轴的中心点更前， 车头就容易造得很长，而如果加宽前轮距来横臵摆放引擎，车头部分就会随 着加宽，以上两种情况都会影响到整体的气流拉力（Cda）。虽然有可能一 辆车的Cd造得很低，但是同样难以弥补车头部分增加的长度和宽度所带来的 整体气流拉力数值的上升，这样一来等于完全抵消了Cd下降的效果。 比如老款的Accord，虽然风阻系数达到了Cd0.25，可是因为车体全面比上一代要 加大许多，所有在高速时的稳定性表现,估计不会有大幅的攀升，如果这方面 的表现的确有所改进，也首先应该归功于轴距的加长和悬挂设定的改进，空 气动力学的成就反而是次要的。因为民用车的空气动力学表现必须兼顾降低 风噪和燃油经济性，所有在设计时必然会对汽车的下压力作出一定的牺牲。 因此，在大家谈论Cd时，不应该认为Cd代表了一部汽车的整体空气动力表现， 更不能轻易的认为随便加装一只尾翼或者巨型扰流器就必然可以获得更好的 空气动力学表现！其实充其量它只不过改善了空响（The effect of vehicle spacing on the aerodynamics of a representative car shape）.pdf CFD模拟道路测量环境——柴油车排气的稀释与气融化（Dilution and aerosol dynamics within a diesel car exhaust plume—CFD simulations of on-road measurement conditions）.pdf 汽车尾气在街道环境中的逸散。根据风洞试验数据（Car exhaust dispersion in a streel canyon. Numerical critique of a wind tunnel experiment）.pdf 汽車風阻說分明.pdf 浅谈棒球和汽车的空气动力学.pdf 将CFD应用于轨道车和机车的空气动力学分析中（Application of CFD to Rail Car and Locomotive Aerodynamics）.pdf
如何降低高速行驶时产生的升力所造成的阻力？ 要设法降低行驶中的升力，包括使弦线前低后高，底版尾部适当上翘，安装 导流板和扰流板等措施。一部分外部气流被引进汽车内部，可能会在一 定程度上减少了外部气流对汽车的阻力，但气流在流经内部气道时也产 生的摩擦、旋涡损失。研究汽车内部的气流规律，可以尽量减少内部气 阻，有效地进行冷却和通风。利用气流分布规律，还可以巧妙地把发动 机的进气口安排在高压区，提高进气效率，减少高压区附近的涡流，同 时把排气口安排在低压区，使排气更加顺畅
在空气动力学中什么是地面效应？ 严格来讲，地面效应的概念只适用于在高速空气动力学。飞机的翼尖涡流是这一理 念被引入的主要原因。当飞机机翼进入高速状态时，其下表面的高压气流往往会 越界翻滚到机翼上表面扰乱低压气流，从而形成诱导阻力。降低机翼的升阻比， 导致机翼效率大降。而当飞机近地飞行时，由于与地面之前的空间更为有限，机 翼下部的气流层便会 更加的平稳，从而扰乱翼尖涡流。在没有翼尖涡流的情况下 ，机翼的攻角能变得更为接近理论水平，因此便使飞机更有效率。这就是地面效 应真正的作用。同时很多只在地效区域飞行的地效飞行器，也是利用这种原理来 获得更优质的升力，来提升机翼的效率。 但是在F1领域中，地面效应被赋予了截然不同的概念。F1工程师通过特别设计的底 盘（莲花78,79）或风扇（布拉汉姆车队创造的BT46B型风扇底盘赛车），人为地 制造真空以获取强大的吸地效应。 离地间隙（赛车底部和赛道表面之间的距离）对提高底盘和扩散器之间的联系的效 用有大的帮助，赛车的底板是最重要的空气动力附加装臵。底盘和赛道之间的离 地间隙越小，该区域气流运动的速度也就越大，根据伯努利方程，此区域的静压 力也就减小，赛车所受的气动负升力也就越大，使得赛车被强烈地“吸附”在赛 道上，产生所谓的“地面效应”。地面效应曾被F1车队用来提高车速，但为防止 追求更高的转弯速度而引发事故，FIA规定赛车前轮后后缘到后轮前缘部必须平 直，限制了地面效应的充分应用。 /ap/bd/Q/qv/id/13336