汽车空气动力学教学课件（完整版）.pptx

汽车空气动力学教学课件（完整版）件全册课正版课件，所有文字、内容、动画均可修改。注意：盗均不可修改延迟符汽车空气动力学第１ 章　 绪论１. １　 汽车空气动力学的作用１. ２　 汽车空气动力学的发展 １. ３　 汽车空气动力学的研究范围１. ４　 汽车空气动力学的发展趋势１. １　汽车空气动力学的作用汽车空气动力学是研究空气与汽车相对运动时的现象、作用规律以及气动力对汽车各性能影响的一门科学。汽车空气动力学是汽车技术发展的先行官和基础。在能源、交通、环保领域发挥着重要作用。 同时，在激烈的汽车市场竞争中，只有空气动力特性好的汽车，才能保证其良好的动力性、经济性、操纵稳定性以及舒适性，具有最佳气动外形的汽车才有生命力，因此可以说在汽车空气动力学方面的挑战是汽车面临的首要问题。１. ２　汽车空气动力学的发展图1-2 1899年詹那兹创造世界纪录的电动车图1-1 1886年卡尔本茨创造第一辆现代汽车图1-3 德国人霍奇A.HORCH 1912年研制的船尾车１. ２. １　基本型时期１.原始型阶段２. 基本型阶段１. ２. ２　流线型阶段 １. 长尾流线型阶段２. 短尾流线型阶段 1933年美国人雷（W.E.Lay）在密歇根大学进行可更换的各种头部和尾部组成的积木式汽车模型风洞试验,他使用了可更换的各种头部和尾部组成的积木模型。１. ２. ３　最优化时期１. 细部最优化阶段 1974年德国胡乔（W.H.Hucho）等人提出了著名的细部优化（Detail Optimization）的设计方法：在充分保证造型风格、内部布置、安全性、舒适性和批量生产性等方面的实际汽车工程需要的前提设计出汽车外形，尔后进行空气动力修正。图1-20 Opel GT轿车图1-19 VW-Scirocco I轿车 然而大量实验表明，对CD0.45的汽车，该方法可取的明显效果，如果要进一步使产品车的CD值降为0.40以下，则必须做相当大的努力，甚至必须寻找更高级的技术。另外需要对每一个局部进行多次修改。２. 整体最优化阶段随着空气动力学研究以及风洞试验技术的发展汽车空气动力学的设计又出现了一种新思路——从设计开始就十分重视汽车外形的整体气动功能。体现了“功能服务于造型”的设计思想即首先确定一个符合总布置要求的理想的低阻形体，在其发展成实用化汽车的每一设计步骤中，都严格保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离，这种新设计方法叫形体最优化，也叫整体最优化法。１. ２. ４　小结 汽车空气动力学经过了上述几个阶段的发展，使得普通轿车的气动阻力系数从20世纪20年代的0.8左右降到30年代至40年代的0.6左右，以后又降到0.45左右。特别是近几十年，汽车空气动力学的研究收到了极大地重视，在降低气动阻力方面取得了很大进展，商品车平均气动阻力系数已降到0.35以下，一些先进气动设计的样车，气动阻力系数已降到0.15~0.20。一些车型也创造了低阻力系数的历史记录（图1-26）。1986年的福特Probe V概念车，其CD值仅有0.137，1996年的通用EV1电动车，CD值为0.19，2008 年美国Aptera 2e电动车，其CD也仅有0.15，另外，2009年经过大众1L概念车而改型过来的大众L1，其CD为0.195。虽然这几款车型大部分没有真正的投入到市场，但其在空气动力学方面所追求的完美境界还是值得去借鉴的，从这几款车型可看出，减少后视镜等附件，平滑化车门把手，覆盖车轮，关闭格栅等一系列的措施可以减小阻力系数。１. ３　汽车空气动力学的研究范围 汽车空气动力特性对汽车性能的影响是多方面的，如图1-27，正是通过对这些性能的改善催促着汽车空气动力学领域的不断进步。１. ３. ２　汽车空气动力学的研究内容１. 汽车空气动力及其对汽车性能的研究２. 汽车的流场与表面压强研究 流场是速度场、压强场、能量场、密度场、温度场等的总称。通过整车和局部流场的研究，更直观地了解汽车内外气流的运动规律和情形，从而进一步研究车身整体气动造型和局部优化气动造型，分析气流分离和尾流现象与机理。（图1-29）３. 发动机和制动器的冷却特性 需要进行冷却的内部设备主要有发动机和制动装置，这些装置都需要在前方引进高速气流来进行冷却。通过研究发动机和制动器的冷却气流来提高发动机和制动器的性能和冷却效率。如图1-30、1-31所示，体现了在这方面的应用。４. 采暖、通风和空调研究 为了改善汽车乘坐舒适性，通常要进行通风、采暖和制冷的研究。如图1-32所示，通过对空气进出口位置、风量、风速、风路以及空调选型与布置来优化车身内部气流环境。这种试验对流场的要求一般要比内部设备冷却试验高一些。但要很好模拟空气的湿度和温度以及太阳的照射条件，要在能创造气候条件的气候风洞或空调室中进行。５. 汽车空气动力学