汽车设计与空气动力学研究现状的综述
空气动力车 现状分析报告

空气动力车现状分析报告引言空气动力车是一种基于气流动力原理驱动的新型交通工具,其机动性高、能源消耗低,被认为是未来城市交通发展的重要方向之一。
本报告对当前空气动力车的发展现状进行分析,以期为相关产业提供参考和借鉴。
一、市场需求与潜力随着城市化进程的加速,交通拥堵和环境污染已成为亟待解决的问题。
传统交通工具无法满足人们对于绿色出行的需求,空气动力车正好填补了这一市场空白。
根据市场调研数据显示,目前全球对空气动力车的需求正在逐渐增长,潜力巨大。
而中国作为全球人口最多的国家,对空气动力车的需求将更为迫切。
二、技术发展与创新空气动力车的关键技术包括气动造型、轻质材料和动力系统等方面的创新。
近年来,随着气动学和材料科学技术的进步,空气动力车在风阻抗力和能量转化效率方面有了显著提升。
特别是通过采用先进的材料技术,空气动力车的整车质量得到了大幅减轻,进一步提升了能源利用效率。
三、政策支持和市场环境政府的政策支持在很大程度上推动了空气动力车的发展。
许多国家和地区已出台了税收优惠政策和补贴措施,鼓励市民购买和使用空气动力车。
与此同时,充电基础设施的建设和智能交通系统的完善也为空气动力车的推广创造了良好的市场环境。
四、产业链条与市场竞争空气动力车产业链涵盖了设计、制造、销售和服务等多个环节。
目前,空气动力车制造商众多,市场竞争激烈。
一方面,国内外大型汽车制造商纷纷涉足空气动力车领域,增加了市场竞争的压力;另一方面,一些创业公司也通过技术创新和设计优势,不断打破传统格局,争夺市场份额。
五、面临的挑战和发展方向尽管空气动力车发展势头良好,但仍面临一些挑战。
首先,空气动力车的续航里程和充电时间仍无法满足人们的需求,需要进一步改进电池技术。
其次,充电基础设施建设不完善,限制了空气动力车的推广。
此外,市场消费者对于空气动力车的认知和信任度还有待提升,需要加强宣传和推广。
为了进一步推动空气动力车的发展,需要加强技术研发,提升产品性能和质量。
基于空气动力学的汽车设计优化研究

基于空气动力学的汽车设计优化研究随着汽车技术的不断发展,人们对于汽车的要求也越来越高。
除了驾驶体验和动力性能之外,车辆的燃油经济性和安全性也成为了人们考虑的重要因素。
其中,空气动力学的优化设计在改善汽车燃油经济性和安全性方面起着至关重要的作用。
本文将深入探讨基于空气动力学的汽车设计优化研究。
一、空气动力学原理空气动力学是研究空气对于物体运动的影响的学科。
在汽车的设计中,空气动力学是考虑如何优化空气流动,以减小空气的阻力和提高车辆的燃油经济性和安全性的必要因素。
空气动力学原理包括气流的流线、阻力的产生和气动力的作用等方面。
在汽车设计中,如何设计车身的形状和细节以优化空气流动,从而减小阻力和提高燃油经济性和安全性,是重要的研究课题。
二、空气动力学在汽车设计中的应用在汽车设计中,空气动力学的应用主要体现为改善车身外形、减小空气阻力和提高空气动力性能。
例如,车身前部和后部的形状、车身下部的设计等都是基于空气动力学原理进行的优化。
同时,车身上的一些小细节,如侧窗的尺寸、车身的悬挂高度等也都会影响到车辆的空气动力性能。
因此,在汽车设计中,必须考虑全局,合理利用各种可调节的部件和零部件,以减小空气阻力、提高燃油经济性和安全性。
三、基于空气动力学的汽车设计优化研究在基于空气动力学的汽车设计优化研究中,需要先进行一些数学建模和计算模拟,得到汽车在不同风速、不同角度下的空气动力学表现。
然后,根据结果来进行汽车的优化设计。
优化设计的目标是在保证车辆性能的同时,使其拥有更佳的空气动力性能。
现代计算机技术和模拟软件的不断发展,使得空气动力学的汽车设计优化研究变得更加精确和高效。
例如,常用的CFD计算软件就可以准确地预测汽车在不同风速、不同角度下的空气动力性能。
同时,CAD软件的广泛应用也使得汽车的设计变得更加方便和精细。
四、现代汽车空气动力学的发展趋势随着汽车市场的不断竞争和消费者对于汽车性能的要求越来越高,空气动力学在汽车设计中的应用也将变得更加广泛和深入。
汽车空气动力学发展综述

汽车空气动力学发展综述
汽车空气动力学是指研究汽车在空气中运动过程中产生的阻力、升力、气动噪声等问题的科学。
随着汽车工业的发展,对汽车空气动力学的研究也日益深入。
汽车空气动力学的主要研究内容包括气流分布、气流速度场、气流压力分布等。
研究这些内容的目的是为了优化汽车车身外形设计,减小空气阻力,提高汽车的性能和燃油经济性。
汽车空气动力学的发展经历了几个阶段。
早期的汽车设计主要以造型美观为主,对气动性能的考虑并不充分。
随着汽车速度的提高,人们逐渐意识到汽车的空气动力性能对车辆稳定性和燃油经济性的影响。
因此,汽车制造商开始利用气动学原理进行车身外形设计,并通过风洞试验和计算流体力学模拟来验证设计效果。
近年来,随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展,汽车空气动力学研究也取得了较大的进展。
计算流体力学方法可以模拟汽车在不同速度和道路条件下的空气流动情况,为汽车设计提供了更多的参考依据。
同时,汽车制造商还利用流线型车身设计、汽车前后风扰器等气动附件来减小空气阻力,提高汽车的燃油经济性。
此外,汽车空气动力学的研究还涉及到汽车的气动噪声问题。
高速行驶中,汽车与空气的摩擦会产生噪声,给乘车人的舒适度带来影响。
因此,汽车制造商也在设计车身外形时考虑了减小气动噪声的因素,并通过声学仿真方法进行评估和改进。
总体来说,汽车空气动力学的发展为汽车设计和制造提供了重要的理论和技术支撑。
随着技术的进步和需求的不断变化,汽车空气动力学的研究还将进一步深入,为汽车的性能和燃油经济性的提升提供更多的可能性。
汽车空气动力学性能优化设计与研究

汽车空气动力学性能优化设计与研究近年来,汽车空气动力学性能优化设计与研究已成为汽车工程领域的热点之一。
汽车的空气动力学性能对于汽车性能、燃油经济性和驾驶安全性具有重要影响。
因此,通过优化汽车的空气动力学性能,不仅可以提高汽车的性能和经济性,还可以提高驾驶体验和安全性。
一、概述空气动力学性能是指汽车在运行过程中与空气相互作用所表现出的性能。
其中,主要包括空气阻力、升力和气流分离等。
优化汽车的空气动力学性能,需要通过设计车身外形、改变车身细节、优化翼型、调整轮廓线等方法来改善汽车与空气的相互作用效果。
二、车身外形设计车身外形是影响汽车空气动力学性能的关键因素之一。
合理地设计车身外形可以减少空气阻力,提高汽车的行驶速度和燃油经济性。
常见的车身外形设计方法包括流线型设计、减少前后突起的设计、降低车身高度等。
通过这些设计方法,可以降低车辆与空气之间的阻力,提高汽车的空气动力学性能。
三、改变车身细节除了车身外形设计,改变车身细节也可以对汽车的空气动力学性能进行优化。
例如,通过增加车身的空气导流器、减少车身的突起和尾翼、优化车轮的进气口等方法,可以改善汽车在高速行驶时的空气动力学效应。
这些改变可以减少汽车与空气之间的阻力和气流分离问题,提高汽车的性能。
四、优化翼型设计在汽车空气动力学性能优化中,翼型设计起着重要的作用。
通过优化翼型的形状和斜度,可以降低汽车在行驶过程中产生的升力,从而提高汽车的稳定性和操控性。
此外,还可以减少汽车与空气之间的气流分离问题,改善汽车的空气动力学性能。
五、调整轮廓线汽车的轮廓线对于空气动力学性能也有着重要影响。
通过调整车身的轮廓线,可以减少汽车与空气之间产生的湍流,提高汽车的空气动力学性能。
例如,通过设计光滑的车身线条,减少空气的纹流和湍流,可以降低汽车的空气阻力和噪音。
六、总结汽车空气动力学性能优化设计与研究对于提高汽车的性能和经济性具有重要意义。
通过优化车身外形、改变车身细节、优化翼型和调整轮廓线等方法,可以改善汽车与空气的相互作用效果,提高汽车的行驶速度、燃油经济性和驾驶安全性。
基于空气动力学的新能源汽车设计研究

基于空气动力学的新能源汽车设计研究随着环保意识的增强和国家政策的支持,新能源汽车已经成为当前汽车产业的热门话题。
新能源汽车由于其低碳环保、节能减排、安静舒适、可持续发展等特点而备受青睐。
在新能源汽车领域中,基于空气动力学原理的汽车设计研究是一个重要的方向。
本文将着重探讨基于空气动力学的新能源汽车设计研究。
一、空气动力学概述空气动力学是研究空气流动和物体在空气中受到的作用力的学科。
在汽车工程中,空气动力学研究主要是为了改善汽车的空气动力性能,减少空气阻力,提高车辆的行驶稳定性和燃油经济性,从而提高整车的综合性能。
二、新能源汽车的空气动力学研究意义空气动力学研究对于传统燃油车和新能源汽车同样适用。
它可以为汽车工程师提供有关车辆设计的重要信息,为改善汽车的空气动力性能提供有效的手段。
新能源汽车的研究也需借助空气动力学原理,因为新能源汽车在能源、驱动机构、车身结构、悬挂系统等方面都与传统燃油车不同,需要进行更多的基于空气动力学的研究,以解决其在高速行驶中的问题。
三、基于空气动力学的新能源汽车设计方法1、改变车身造型,降低空气阻力传统燃油车的车身造型为使用大量圆边及弧形的设计。
相比这个设计风格,新能源汽车的设计一般朝从顶部向后倾斜的斜背式风格设计和倾斜后车厢设计方向。
倾斜的车门和后视镜等可以减少气动阻力,降低车辆燃油消耗。
一些新能源汽车例如特斯拉Model S,加特林 Enigma等还在车身底部增加了扫气板,这种设计方案可以将气流颠倒,减少汽车底部气流的湍流的风险,也从而减少汽车底部气流阻力。
2、优化车身下半部结构设计车身下半部建议采用更为圆润的造型,更好的排列风道及出风口,这些细节可以减小空气阻力,提高汽车速度。
结合并使用导流板、防风罩和气流导向板等设备,可有效优化空气动力性能。
3、增加空气动力学组件新能源汽车一般采用新型的电动机及电池组件,这使得新能源汽车更加重视使用低风阻系数的轮胎、轮辋以及方向盘等设备。
空气动力学技术在汽车设计中的应用研究

空气动力学技术在汽车设计中的应用研究随着现代科技的迅速发展,汽车已经成为了我们日常出行中不可或缺的一种工具。
而汽车设计中的空气动力学技术,也已经成为了一种十分重要的技术手段。
本文将探讨一些空气动力学技术在汽车设计中的应用研究。
一、汽车空气阻力的分析汽车在行驶时,所受到的空气阻力是十分重要的。
空气阻力大,不仅会减少汽车的速度,也会消耗更多的燃料。
因此,研究汽车空气阻力,对提高汽车的性能和节能减排十分重要。
空气阻力的大小,与汽车形状密切相关。
一些形状优良的汽车,如宝马、奥迪等,都已经采用了空气动力学设计。
空气动力学设计可以使得汽车的空气阻力变小,从而提高车辆的性能,同时也可以降低汽车的燃油消耗。
二、增压技术在汽车设计中的应用汽车的动力性与发动机的输出功率有很大的关系,而增压技术就是一种可以提高发动机输出功率的技术。
目前,涡轮增压技术已经成为了一种被广泛应用于发动机中的技术手段。
涡轮增压技术采用了涡轮机来提高发动机输出功率。
涡轮机又称为汽轮机,是一种转速非常高的设备。
汽车中的涡轮机,一般都是由废气驱动的涡轮机。
当发动机排气后,气体穿过涡轮机,从而带动涡轮机旋转。
涡轮机的旋转可以使得进气量增加,从而提高发动机的输出功率。
三、轮毂设计与空气动力学轮毂是汽车运动中非常重要的组成部分。
而轮毂的设计,也经过了空气动力学的深度研究。
一些经典的汽车轮毂,如保时捷等,都经过了空气动力学的设计。
空气动力学设计可以使得轮毂更加优良,不仅可以降低汽车空气阻力,还可以提高汽车机动性和稳定性。
四、空气动力学与噪音控制汽车内部的噪音也是十分令人困扰的问题。
而空气动力学技术,也可以在一定程度上减小汽车的内部噪音。
通过对汽车中的气流进行控制,可以使得汽车内的噪音更小。
例如,在汽车家庭团聚中,如果有空气动力学设计的卡丁车,噪音就会比一些传统设计的卡车更小。
五、总结通过上述的分析,我们不难看出,空气动力学技术已经成为了一种不可或缺的汽车设计技术。
空气动力学在车身设计中的应用研究

空气动力学在车身设计中的应用研究随着社会的发展,在交通领域,汽车已经成为了人们必不可少的出行工具。
而对于车辆制造商而言,汽车的外观设计越来越受到市场的关注。
颜值至上的时代,很多消费者在选择汽车时也会优先考虑外观。
对于设计师而言,如何打造出符合市场口味的外观,不仅仅在于审美认知,更在于科技的应用。
其中,空气动力学在车身设计中的应用,已经成为了车辆设计领域的热门话题。
一、空气动力学的基础原理空气动力学是研究流体在空气中运动的学科。
它可以告诉我们,空气与车辆之间互动的具体情况,进而帮助我们设计更优秀的车身。
空气动力学研究的重点在于风阻(drag)、升力(lift)和附着力(downforce)。
其中,风阻是指空气阻力,它是一个平面上的力,垂直于流动方向,使运动速度减缓。
升力是指作用在物体上的垂直于速度方向的力,有时也可以称为“气动升力”。
附着力是指物体与场地之间发生的作用力,它主要与摩擦力有关。
二、车身设计中的空气动力学应用1、车身外观设计在车身外观设计中,空气动力学可以帮助设计师优化车身外形,以最大限度的降低空气阻力。
这样不仅可以减少燃油消耗,也可以提高车的稳定性和舒适性。
比如,针对车头部分,设计师可以采用溜背式的设计,因为这种设计可以减小风阻,在高速行驶时减少油耗;而针对尾部部分,则可以采用多边形的形状,这样不仅可以减小气流紊乱,也可以减少空气阻力。
2、底盘设计底部设计也是车身设计中的重要环节。
底部的空气动力学设计可以提高车体的稳定性,降低风噪和空气阻力。
底盘设计师可以采用抬高或者下凹的设计,这样可以减小底部对地面的“粘合度”,降低风阻,提高稳定性和操控性。
3、车顶行李架设计车顶行李架在日常使用过程中,很容易对空气阻力产生影响。
针对这个问题,设计师可以通过运用空气动力学原理,来设计更优秀的车顶行李架。
比如,采用空气动力学的原理,通过优化行李架在车顶上的位置和高度,可以减小行李架与空气之间的阻力,降低油耗。
汽车未来空气动力学发展趋势

汽车未来空气动力学发展趋势1. 引言1.1 概述在如今的汽车行业中,空气动力学在车辆设计与性能提升中起着至关重要的作用。
随着科技的不断进步和环境问题的日益严峻,汽车行业趋向于打造更加高效、环保以及安全的汽车。
而研究和应用汽车空气动力学原理已经成为实现这一目标的重要途径之一。
本文旨在探讨汽车未来空气动力学发展趋势,并对其所带来的潜在优势和挑战进行分析。
1.2 文章结构本文将分为五个主要部分进行探讨和分析。
首先,我们将回顾当前汽车空气动力学设计的现状,并简要介绍了空气动力学对汽车性能的影响。
接下来,我们将关注未来发展趋势,探讨新材料在汽车空气动力学中的应用以及流体仿真技术在汽车设计中所扮演的角色。
然后,我们将重点关注环境友好汽车空气动力学设计,在减少风阻、提高燃油经济性以及降低排放与噪音污染方面提供创新解决方案和策略。
最后,我们将总结当前及未来发展趋势,并讨论可能面临的挑战,同时提出进一步研究的方向和建议。
1.3 目的本文的目的在于全面分析汽车未来空气动力学发展趋势及其带来的变革。
通过对当前空气动力学设计现状的回顾以及对未来新技术、材料和方法在汽车空气动力学中应用的探讨,旨在揭示未来汽车行业发展所可能迎来的巨大潜力。
此外,文章还会探讨环境友好汽车空气动力学设计所带来的挑战,并就进一步研究方向和建议进行深入思考。
通过这些内容,本文将为读者提供一个关于汽车空气动力学发展前景以及对环保、经济性等问题解决方案的全面认识。
2. 汽车空气动力学现状2.1 空气动力学概念解释汽车空气动力学是研究汽车在行驶过程中与周围空气相互作用的学科领域。
它主要涉及到了汽车表面与空气之间的流动、压力分布以及阻力等方面的问题。
2.2 当前汽车空气动力学设计当前,自然界存在着无数种形状和尺寸的汽车,各个品牌都在努力通过空气动力学设计来优化其性能。
汽车制造商采用了多种策略来改善汽车的空气动力学特性,例如:改变外形设计来减少阻力、增加空气流通以减少升力,并将这些策略应用于整个车身。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
北京信息科技大学研究生部汽车设计与空气动力学研究现状的综述报告学院:机电工程学院专业:机械工程班级:研1202班学号: ********** *名:***指导教师:林慕义(教授)完成日期: 2012 年 11月 26 日目录前言 (1)1汽车空气动力学概述 (3)1.1汽车空气动力学 (3)1.2空气动力学基本理论 (4)1.2.1理想流体、不可压缩流体和定常流 (4)1.2.2流体的基本方程 (4)1.2.3气流分离现象 (5)1.3车身表面的压力分布 (6)1.3.1压力系数 (6)1.3.2车身各部位的压力分布 (7)1.3.3汽车空气动力学装置 (8)2车身整体优化造型概况 (9)2.1纺锤状的流线体 (9)2.2水珠体 (9)2.3卡曼-背 (10)2.4“鲸状”理论模型 (10)2.5 Morelli模型 (11)3国内外关于汽车设计与空气动力学的研究现状 (12)3.1 国内汽车设计与空气动力学的研究现状 (12)3.2 国外汽车设计与空气动力学的研究现状 (15)4总结与展望 (20)参考文献 (21)前言德国人Karl Benz于1886年制造出了世界上第一辆内燃机驱动的汽车。
一百多年后的今天,汽车已经不再是简单的具有车轮和车架的代步运输工具,通过逐步地发展完善,精密的现代汽车已经具有了复杂的机械结构、优良的发动机和高性能的传动制动系统。
最初的汽车,车速相当低,所以在设计中,除了要考虑的机械性能问题外,并没有考虑空气动力学方面的问题。
随着技术的发展,汽车性能在逐步提高,汽车行驶速度不断加快,驾驶员和乘客开始处于气流之中,挡风玻璃随之出现,空气阻力的影响开始突出起来。
20世纪初期,人们开始认识汽车动力特性的同时,也开始关注汽车行驶的气动力影响。
对于汽车整体外观,其变化的几个阶段就是考虑了气动性能产生的影响。
我国汽车工业技术相对落后,开发能力不强,缺乏国际竞争力。
进入二十一世纪以来,随着我国加入WTO步伐的加快,以及我国各个汽车工业集团在自主研发方面的奋发图强,使得我国汽车工业面临新的机遇和挑战。
而汽车空气动力特性直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性。
汽车的气动阻力与车速的平方成正比,即气动阻力所消耗的功率和燃油与车速的立方成正比,因此通过汽车空气动力学研究来降低汽车气动阻力、提高发动机燃烧效率、改进发动机冷却效果,不仅可以提高汽车动力性,而且还可改善其燃油经济性。
对于高速行驶的汽车,良好的空气动力稳定性(侧风稳定性、高速操纵稳定性)至关重要,而通过空气动力学途径提高制动器制动效能则是汽车高速、安全行驶的前提。
改善车身内部流场品质和散热、取暖、除霜等特性,减少尘土污染和降低气动噪声,又是乘坐舒适性的基本保证。
为了改进汽车空气动力学特性,全球汽车工业界都投入了巨大的人力、物力对汽车内外流场的流动及相关现象进行研究。
风洞试验是汽车空气动力学研究的传统而又有效的方法,它为汽车空气动力学的发展作出了巨大的贡献。
而随着计算机和数值仿真方法的迅速发展,属于新型交叉学科的汽车计算流体力学得以蓬勃兴起,它为汽车空气动力学的研究开辟了新的途径。
汽车计算流体力学采用数值计算方法,通过计算机求解相应的数学方程组,研究汽车绕流的空间运动特性,给出流动规律,为汽车设计提供科学依据。
汽车计算流体力学的兴起也促进了汽车实验研究和理论分析方法的发展,三者相辅相成必将进一步推动汽车气动特性的设计和研究。
本文以汽车空气动力学基础知识及国内外关于汽车设计与空气动力学关系的研究现状为基础做综述性总结,希望能对以后的研究指明方向和提供帮助。
1汽车空气动力学概述1.1汽车空气动力学[1][2][3]空气动力学是研究物体与周围流体相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的科学,它属于流体力学的一个重要部分。
汽车空气动力学与航空空气动力学同属较早发展起来的领域。
但是由于历史原因,航空空气动力学的理论、实验和计算在上个世纪得到迅猛的发展。
而直到上世纪下半叶,随着汽车车速的不断提高以及能源问题的日趋严重,汽车空气动力学才获得再一次加速发展。
由于汽车空气动力学与航空空气动力学有诸多相似之处,如:良好的驾驶或飞行特性;低气动阻力需求;各种作用力的平衡以及确保横向稳定性等等,以及由于汽车空气动力学中的许多方面研究直接源于航空空气动力学的研究成果,因此现就汽车空气动力学与航空空气动力学相比较来叙述汽车空气动力学自身的特点,汽车空气动力学着重于研究空气流经汽车时的流动规律及其与汽车的相互作用,逐步独立发展成为空气动力学的一个分支,其主要研究内容包括:(1)阻力特性(即风阻):在保证其他各项性能的同时通过汽车外形的优化设计尽可能减小车身风阻,以提高汽车动力性、燃油经济性;(2)升力、侧向力特性及气动力矩特性:由此改善汽车操纵稳定性和行驶稳定性,提高汽车安全性能;(3)汽车发动机舱热流动管理:通过对发动机舱内各部件的合理布置,让气流有效的对舱内各部件进行冷却,从而提高各部件的工作效率和产品寿命,同时降低行驶阻力;(4)驾驶室内的流动特性:通过进风口、出风口位置和角度的合理设计,有效的组织室内空气的流动,改善乘客舒适性;(5)气动噪音的影响:通过对车身部件引起气动噪音的分析来降低车身细节部分所产生的噪音,提高乘坐舒适性;(6)通过汽车外形以及相关附件的设计来避免泥土灰尘上卷、雨刮器上浮等等。
1.2空气动力学基本理论1.2.1理想流体、不可压缩流体和定常流理想流体:假想的不具有粘性的流体,当空气绕物体流动时,若速度不太大,温度变化很小时,可处理为理想流体。
不可压缩流体:压强和温度变化不大时可处理为不可压缩流体;不可压缩的流体密度设为常数。
流体力学中把充满流动流体的空间叫做流场,若流场中任何一点的流动参数均不随时间变化,则这种流动称为定常流,否则为非定常流。
在定常流的流场中,流动参数只是空间坐标的函数,和时间无关。
例如在风洞中进行的气动力试验,就是一个定常流的流场。
由于定常流参数与时间无关,所以在流动的数值模拟和试验中一般将有关的问题简化为定常流来处理。
1.2.2流体的基本方程1.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:C A V A V ==222111ρρ (1-1)式中:1ρ、2ρ——1、2截面上的平均密度;1V 、2V ——1、2截面上的平均流速;1A 、2A ——1、2截面上的截面积;C ——常数。
(2)对于不可压缩流体(C ==21ρρ),有:C A V A V ==2211 (1-2) 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。
如图1.1所示。
图1.1 定常流动示意图示意图2.伯努利方程伯努利方程是理想流体定常流动的动力学方程,意为流体在忽略粘性损失的流动中,流线上任意两点的压力势能、动能与位势能之和保持不变。
对于不可压缩流体,有:C mV mp mgz =++2//2ρ,即流体的重力势能、压力势能、动能之和为一常数。
当气体流速不太高时,密度ρ可视为不变,且气体的重力很小,则:C V p =+221ρ,即静压力与“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。
1.2.3气流分离现象当气流越过物面的最高点后,气流流束扩大、流速减小,具有逆压梯度。
气体是顶着压力的增高流动。
在因粘滞损失而使能量较低的附面层内,流动尤为困难。
在物面法向速度梯度为零(00=∂∂=Y Y P)时,气流开始分离。
靠近物面的气流先停止流动,进而反向流动,形成涡流区,将继续流动的气流与物面隔开。
在分离点后,是一不规则流动的涡流区,总体上是静止不动的“死水区”。
物体向前运动时,它随之运动,故称“尾流区”。
尾流区内各点压力几乎相等,与分离点处压力相同。
如图1.2所示。
图1.2 气流分离现象示意图在物体背流面,流束的扩展受到尾流区的限制,使流束截面较比迎流面小,其压力较迎流面低。
而尾流区的压力与相邻流体压力接近。
这就使物体在主气流方向上受到一个称为“压差阻力”的作用。
如图1.3所示。
影响气流分离的因素有压力梯度和流态。
只有在逆压梯度条件下才会产生分离,且逆压梯度越大,越容易分离。
紊流可使主气流中的能量更多地传递到附面层,比层流更不易分离。
减缓物体背流面的截面变化,使分离点(分离线)向后移,减小尾流区,可降低逆压梯度;增大紊流度,增大物面的粗糙度。
这些都是减小汽车形状阻力的措施。
图1.3 压差阻力形成示意图1.3车身表面的压力分布1.3.1压力系数常用压力系数来表示物体在气流流场中表面各点压力的大小。
其公式为: 21⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛-=∞V V C P (1-3)式中:V——车身某点处气流速度;V——远处气流压力及速度。
其表示方法通常用矢量法和坐标法。
如图1.4、1.5所示。
图1.4 矢量法图1.5 坐标法1.3.2车身各部位的压力分布(1)发动机罩:负压力。
这个区域中的逆向压力梯度趋向于阻碍边界层气流在这个区域中产生阻力。
近年来,发动机罩线条的细部设计主要着重于避免气流在发动机罩上的分离及其产生阻力的缺陷。
(2)在靠近挡风玻璃和前隔壁板底部附近:气压升高。
这个高气压区域是通风,空调控制系统吸入空气或发动机进气通道的理想区域。
这个区域中的高气压常常伴随着较低的速度,有助于防止挡风玻璃上的挂水期被气动力所扰乱。
(3)车顶部区域:气压再次降为负。
这个区域中的低气压迹象可以在敞篷车车顶蓬布的波动翻腾中看见。
(4)后窗玻璃到行李箱盖:由于持续连续的弧线,所以向下沿着后窗玻璃到行李箱盖上的压力保持较低。
正是在这个区域中气流分离最可能发生。
在这个区域的车身轮廓角度和细节的设计要求密切关注空气动力学。
由于压力较低,汽车两侧气流将吸入这个区域,并促使气流分离。
两侧的气流被拖入后部的低气压区域,汇合流过汽车顶部气流形成拖在车尾部的涡流。
分离区域的大小直接影响空气阻力,同时气流在车辆后方发生向下弯转的程度对后部的空气升力产生影响。
随着气流向下弯转,由于压力的减小导致车后部产生更多的空气升力。
对车辆后部的空气动力学设计的另一个要考虑的问题是对后窗玻璃和尾灯上有灰尘沉积的可能。
气流分离区域高强度的湍流夹带了轮胎从道路扬起的水分和灰尘。
如果分离中包含了这些水分和灰尘,会沉积在这些区域对视线产生障碍。
1.3.3汽车空气动力学装置为了提高汽车的气动特性,常在优化车身设计的基础上安装汽车空气动力学装置。
主要有:(1)阻风板:减少进入底部的空气量,阻风板后形成局部高压区。
(2)后扰流器:在扰流器前形成局部高压区,可减小空气升力;使气流在扰流器上稳定地分离,可减小诱导阻力;使分离提前,可增大形状阻力;有的后扰流器对气流的导向,可推迟分离,清洁后窗。