汽车空气动力学课件

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1、汽车空气动力学36学时汽车空气动力学第一章绪论§1节汽车空气动力学的重要性汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及空气与汽车相互作用的一门科学。作用在汽车上的空气力有三种：空气阻力、升力、侧向力。作用在汽车上的力矩也有三种：纵倾力矩、侧向力矩、横摆力矩。这些力和力矩称之为空气动力六分力。xzy汽车空气动力特性对汽车的影响主要有三个方面：1、汽车动力性：汽车的最高车速、加速时间、最大爬坡度2、汽车经济性气动阻力与总阻力的比、气动阻力所耗功率、气动阻力与燃料消耗量3、汽车操纵稳定性升力与纵倾力矩、侧向力

2、及横摆力、侧倾力矩、一、汽车空气动力特性对动力性的影响汽车的最高车速、加速时间、最大爬坡度是评价汽车动力性的主要指标。1、汽动阻力与最大速度汽车在水平路面上等速行使，其最大车速可表示为：最大驱动力车重滚动阻力系数气动升力系数气动阻力系数分析：当车重及其他因素不变，一定的最大驱动力时，汽车的最大速度取决于气动阻力系数和气动升力系数。由于气动升力系数涉及到汽车的稳定性，在此不讨论，可见：减小气动阻力系数可提高最大速度。2、汽动阻力与汽车加速度发动机功率随时间的变化率汽车传动系效率分析：当车重及其他因素不变，一

3、定的传动效率时，汽车的加速度取决于气动阻力系数。可见：减小气动阻力系数可增加汽车的加速度。当气动阻力增加，会使加速能力下降。若当然，汽车的加速性能首先取决于发动机的加速特性。二、汽车空气动力特性对经济性的影响随着世界能源危机，石油价格的上涨，改善汽车的燃料经济性成为重要课题。1、汽动阻力占总阻力的比例汽车上的总阻力由气动阻力和滚动阻力组成：气动阻力在前后轮上的汽车重力和升力由图可知，当车速为（60－80）km/h时气动阻力与滚动阻力相当；当车速为160km/h后，气动阻力是滚动阻力的2－3倍。气动阻力2、

4、汽动阻力所耗功率克服气动阻力所需的功率来源于发动机，发动机所做的功有相当大一部分用来克服气动阻力。不同的车形、不同的速度所耗功率不等。耗功与速度3次方正比。3、汽动阻力与燃料消耗量不同的车形、不同的速度每百公里所耗油不等。小型车用于克服气动阻力每百公里所耗油量占总耗油量的50％左右，比例最大，故减小气动阻力可使每百公里耗油量下降。降低气动阻力而减小油耗，提高经济性，可通过采用空气动力学附加装置来改善汽车的空气动力特性，以达到节油目的。在车身平整的表面上，气流以高速顺利流过处，可以附加适当的不规则形状，以改

5、善整车的空气动力特性如挡板可以用来整流，延缓气流剥离与控制涡流的产生；发动机罩上的凸台形成两条棱线，将气流引导到车门后视镜处，从而降低CD值。翼板的局部凸起，可使轮孔附近气流加速流动，防止小涡流增长和流入轮孔，从而有助于降低CD值。等等三、汽车空气动力特性对操纵稳定性的影响空气流经汽车时，在车上作用有三个力和三个力矩，它们分别对汽车的操纵稳定性起着至关重要的作用。1、升力与纵倾力矩对操纵稳定性的影响由于汽车车身上部和下部不对称，导致气流上下流速不等，使车身上部和下部形成压差，从而产生升力及纵倾力矩。汽车前

6、后轮上也有升力的产生。前轮的升力使汽车上浮，前轮失去附着力而使汽车失去控制；后轮上的升力减小了后轮负荷，使驱动力减小。汽车上产生的升力和纵倾力矩使转向轮失去转向力，驱动轮失去牵引力，而且车速越高，这种影响越大。为提高车辆的直进性和稳定性，应减小升力。xzy2、侧向力与横摆力矩对操纵稳定性的影响当风力正对汽车前面吹来时，侧向力为零；当风以一倾角从汽车前面吹来或风从汽车侧面吹来，就会产生侧向力。如果侧向力的作用点与坐标原点不重合，会产生绕z轴回转的横摆力矩。侧向力可使汽车方向盘产生抖动和直线稳定性不良的现象。

7、要想减小侧向力，必需改进汽车侧面的形状，并且使侧向力的作用点移向车身后方。3、侧倾力矩对操纵稳定性的影响风从汽车侧面吹来，就会产生侧向力。侧向力绕x轴产生侧倾力矩，使两边车轮受力不等，影响了汽车转向特性。在不同车辆中，三种力矩所起的作用重要性不同。对高速行驶的汽车，纵倾力矩对行驶稳定性有重要作用；对高车身的汽车，侧倾力矩不可忽视；对有侧风行驶的汽车，横摆力矩起着重要作用。作用在汽车上的所有空气力的合力集中点称为空气动力中心，它与汽车重心并不总是重合。当二者偏离时，便以此偏距为力臂而形成力矩。汽车重心与气动

8、中心四、空气阻力与汽车基本尺寸的关系车长与阻力的关系：车越长，阻力越小。车宽与阻力的关系：车越宽，阻力越小。车高与阻力的关系：车越高，阻力越大。§2节汽车空气动力学的发展汽车的发展距今已有一百多年的历史，而把空气动力学的概念理论研究结果引入汽车设计是从上世界20年代末期才开始的。总共经历了四个阶段：基本形状造型、流线形化造型、细部优化、整体优化。基本形：汽车车身外形酷似水滴，但加上车轮和行驶系统后，整个流场已不是单纯的水滴外形