汽车空气动力学2.ppt

第二章 汽车空气动力学概论 采用汽车后部形状的最佳化设计，可以降低CD值,与后绕流板效果等同。 高出顶盖表面附件 b、等于或低于顶盖表面的鸭尾 1、车身俯视外轮廓线的影响 四、车身侧面形状对空气动力性能的影响 2、A拄外形对气动力的影响 影响有三个方面：气流分离，阻力增加；产生噪音；侧面污染 A拄外形对气动力的影响 A拄外形对气动力的影响 A拄外形对气动力的影响 3、车身后侧部向内收缩对CD的影响 4、车窗嵌框对CD的影响 四、后窗周围形状对空气动力性能的影响 根据后窗倾斜角分类 1、后窗倾斜角与空气动力特性 越来越弱 尾后倾角对阻力及升力的影响。 尾后倾角等于30°，阻力系数达到最大，称之为临界角 2、后窗长度与阻力系数 其长度比与倾角应取最佳值 其长度比与倾角应取最佳值 3、后窗倾角与尘土飞扬的关系 Φ30° Φ30° 4、后行李箱盖高度与阻力系数的关系 5、后绕流板可降低 CD CL 值 后绕流板是如何使阻力系数/升力系数降低的? 后绕流板的位置、尺寸、倾斜角均需最佳化后，绕流板应安装在气流速度高、产生涡流少的地方。顶盖形状不同，绕流板的作用效果也不同 2、汽车内部流场 汽车内部流场:主要指流过冷却系的气流和驾驶室内的气流。 流过冷却系的气流：随着发动机功率的不断提高，需要大量的冷却空气来散掉发动机所产生的热量，但是从造型和空气动力学角度出发，汽车的前端不断变扁，使得进气口变小甚至被分割成多个小口进气，影响了进气面积；不仅如此，由于车身前端变扁，使得发动机室内散热器和冷却气流的空间越来越小，影响热量交换；从设计和安全性考虑，车身前端有横梁和保险杠，它们均对冷却空气进入发动机室有阻碍。 驾驶室内的气流：驾驶室内的气流具有以下三个作用：车内气流要保持一定 的速度，要使车内空气保持清晰；要使车内的温度保持在舒适范围内，即要有暖风和冷却系统而且还要有新鲜空气进入；当车窗上有霜或雾时，车内气流必须穿过车窗将其除掉。 驾驶室内的气流要注意减小气流流动 的噪音及风扇的噪音。 汽车空气动力学的许多工作是要防止或调节气流分离，而要达到这一目的唯一方法是风洞试验；汽车空气动力学的数值计算方法所得出的结果可用来验证风洞试验，但决不能取代风洞试验。 第六节，汽车外形与空气动力特性的关系 一、汽车前端形状对空气动力特性的影响 二、挡风玻璃和发动机罩形状对空气动力性能的影响 讨论三个方面： 1、发动机罩与挡风玻璃夹角γ 发动机罩与挡风玻璃夹角γ在30°左右，阻力系数CD最小。γ30°, CD变化不大，γ30°,阻力系数CD变大。 2、发动机罩的曲率及结构 发动机罩是三维曲面，且向前倾斜。 C2 3、挡风玻璃的曲率及结构 挡风玻璃设计成二维圆柱面，与车顶水平面有一倾角。倾角变化有一过程： 基本垂直——斜度逐渐增加——大圆弧三维曲面——斜度控制在30°左右 4、大灯护罩对CD的影响 三、顶盖形状对空气动力性能的影响 1、选择适当的上鼓系数的顶盖 2、采用鸭尾降低阻力 a、高出顶盖表面的鸭尾 * 第一节、气动力和力矩 一、作用在汽车上的力和力矩 作用在汽车上的空气动力有阻力、升力和侧向力，力矩有纵倾力矩、侧倾力矩和横摆力矩。这些力及力矩的大小取决于汽车的行驶速度、车身外形及方向角，可用无因次系数来表示。 1、气动阻力D 气动阻力D与流体的速度头、汽车的迎风面积及阻力系数有关 迎风面积是由设计需要所确定的，速度头是由使用者来控制的，故要减小气动阻力必须减小阻力系数。即安装导流部件、将车身局部圆角化、减小尾涡区等。如图是不同形体的阻力系数。 研究发现，当汽车受侧风作用时，其阻力系数值会增大。如图 2、气动升力 L 及纵倾力矩 PM 气动升力和纵倾力矩分别用升力系数、纵倾力矩系数来表示： 升力值的变化取决于流过物体上下表面的气流是否对称，汽车要求升力为负，故应使车身整体外形接近流线型或楔型以减小升力。 升力作用于汽车的空气力中心，但一般按其作用于前轮或后轮来衡量其效果。前轮升力对汽车产生正俯仰力矩，从而使车头抬起，影响操纵稳定性，特别有侧风作用时，影响更为明显。后轮升力对汽车产生负俯仰力矩，从而使汽车低头。 减少车身上下压力差，使大量气流流经侧面，可减小升力，将底板下部流线化，压低发动机罩前端，减缓前风窗倾角，都可减小前端升力。 3、侧向力 S 及横摆力矩 YM 侧向力和横摆力矩分别用侧向力系数、横摆力矩系数来表示： 侧向力对车辆的行驶直进性和行驶稳定性有很大影响。不仅侧向力的大小对车辆行驶的有影响而且侧向力的作用点在车辆重心前和后影响不同。加尾翼使风压中心后移。 横摆力矩可使汽车绕 Z 轴转动。若横摆力矩使横摆角变小，汽车的稳定性增加，即： 稳定 不稳定 4、侧倾力矩 RM 倾侧力矩用倾侧力矩系数来表示： 倾侧力矩主要由车