汽车空气动力学

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1、汽車空氣動力學授課者：張永瑞副教授汽車行駛阻力1.滾動阻力D1=μrW12.空氣阻力Ra=KAV23.斜坡阻力Rg=Wsinθ4.加速阻力Rac=W*α/g(改變慣性阻力)(直線及迴轉慣性)全部行駛阻力=D1+Ra+Rg+Rac1.滾動阻力2.空氣阻力3.斜坡阻力Rg=Wsinθ4.加速阻力全部行駛阻力=D1+Ra+Rg+Rac汽車行駛性能--1.直線行駛性能1.直線行駛性能A.動力性能–--爬坡性能、加速性能、油耗性能、最高速度性能爬坡性能=D1+Ra+Rg=(μrcosθ+sinθ)W+kAV2加速性能=Rg+Rac油耗性能=燃油消耗量與行駛里程關係最高速度性能=無風狀況、水平路面

2、、最高車速行車性能曲線圖B.慣性行駛性能---平坦水平路面、踩下離合器、或在空檔來切斷動力時，依慣性力所能行駛多遠距離性能。C.制動性能----操作煞車踏板可使汽車經多少距離停下之性能。汽車行駛性能--1.直線行駛性能制動性能----影響因素1.踩煞車方法---踏力2.煞車性能----煞車蹄片摩擦、輪胎與地面、路面材質、形狀、溫度與滑動狀況3.制動初速度影響4.汽車總重量5.水上滑行現象6.煞車異常現象--氣阻現象(油溫過高、蒸發)衰弱現象----煞車鼓過熱摩擦係數降低1.操縱性能---可依駕駛者意志而行駛性能1.轉彎向心力(道路斜度、輪胎變形2.轉向特性(轉向過度、不足、反覆轉向、正

3、常轉向)2.安定性能---車輛受外力變更行進路線，發生車身振動或傾斜，能否恢復原狀的性能1.方向安定性能2.車輪橫向滑動3.車輪提升現象4.車輪擺動現象汽車行駛性能--2.曲線行駛阻力乘坐舒適性能1.振動乘坐舒適性能2.環境乘坐舒適性能汽車振動1.上下跳動2.前後俯仰3.左右榥動4.旋轉平擺5.上下振動容許界線---依振幅及頻率6.乘坐舒適係數=振幅/容許振幅環境乘坐舒適性能1.噪音---(引擎、齒輪、排氣管、輪胎、車身共振、風切聲)2.座椅及內裝3.空氣調節性能何謂空氣動力學ans:討論空氣流動之學問影響車身穩定性、阻礙汽車前進飄浮車輛空氣阻力實驗依重鎚落下時間長短決動空氣阻力大小風

4、洞空氣阻力測試裝置車輛與空氣1.空氣的特性2.空氣的密度3.空氣的黏度4.邊界層車輛周遭流動氣流效應作用於車輛的空氣動力流體移動會推動物體汽車正面承受空氣動力汽車承受橫風汽車的六個分力(三力、三力矩)汽車承受三種壓力(揚力及橫力、空氣阻力)汽車正面承受空氣動力汽車承受橫風汽車承受三種壓力(揚力及橫力、空氣阻力)汽車的三力矩車輛行駛重要之力空氣阻力揚力偏向力矩俯仰力矩揚力—對高速行駛穩定性重要車輛浮起→方向盤和煞車失效偏向力矩---對行駛穩定性重要俯仰力矩---車輛前後方揚力不同所引起前方揚力大→方向盤效果不好後方揚力→轉向過度賽車前後方下壓力比為3:7依前突與後翼調整增加下壓力最高速度

5、如何決定驅動力←→滾動阻力、加速阻力、坡度阻力、空氣阻力最高速度如何決定揚力柏努力定裡上方流速快壓力就低車輛上方壓力低於下方，車輛產生揚力空氣阻力摩擦阻力誘導阻力壓力阻力邊界層厚度空氣阻力係數(Cd)摩擦阻力摩擦阻力：空氣貼於車身表面產生之阻力與表面積成正比誘導阻力：當揚力發生就產生之阻力，上下壓差形成渦流，揚力減少→空氣阻力減少(風閘裙、鴨尾)壓力阻力壓力阻力：作用於車輛表面空氣壓力進行方向分力總合物體表面空氣被剝離→渦流空氣流動被剝離地點---邊界層邊界與空氣99%相同流速距離--邊界層厚度剝離越早發生，渦流越大，空氣阻力越大空氣阻力係數CDCD=(D/S)D=0.5ρV2*S*C

6、D---------------0.5ρV2D空氣阻力S前投影面積N=D*V/75ρ空氣密度V車與空氣相對速度N引擎動力觀查空氣流動1.氣流可視化技術2.油膜、油滴法3.流煙法1.氣流可視化技術2.油膜、油滴法3.流煙法汽車風洞實驗裝置空氣動力測試測定空氣動力方法四輪支架天枰法支柱架測定法吊線測定法風洞實驗裝置賽車風動---比較測試前後四輪受力模型車精度高---鋼琴線受拉力空氣動力實驗—流體數值解析運動方程式流動流線壓力分佈與流速向量車輛周圍的氣流依渦流的壓力差會產生阻力減低行車阻力因素氣車周圍氣流車輛空氣動力實驗後翼形狀的實驗車頭形狀的實驗車尾端形狀的實驗輪胎的空氣動力實驗地面效應實

7、驗前翼形狀的實驗日本磁浮車裝置各種空氣動力零件其空氣動力如何變化裝置擾流器及下屏實驗未裝置空氣動力零件實驗裝置後擾流器實驗裝置前擾流器實驗裝置前、後擾流器實驗裝置前、後擾流器及下屏實驗裝置前、後擾流器、下屏及側護裙實驗設計不同空氣動力特性如何變化省能源與空氣動力之關係風向與空氣阻力係數之關係賽車的空氣動力車底面與路面間產生的強烈下壓力底盤下的氣流不同角度的底盤下的氣流雨天可觀查到可視化氣流賽車上面的空氣流動狀況前方來的空氣流動狀況Upsweep