空气动力学与汽车造型

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1、工业设计专业论文空气动力学在汽车造型上的应用班级：T713-8学号：20070130820姓名：兰瑞锋导语：空气动力学与汽车空气动力学空气动力学是力学的一个分支，它主要研究物体在同气体作相对运动情况下的受力特性、气体流动规律和伴随发生的物理化学变化。它是在流体力学的基础上，随着航空工业和喷气推进技术的发展而成长起来的一个学科。长期以来，空气动力学成果的应用多侧重在航空和气象领域，特别是在航空领域的这门学科取得了巨大进展，给汽车或路面车辆的空气动力学研究提供了借鉴。然而进一步的深入研究表明，汽车或车辆的空气动力学问题从理论到实践两方面与航空等问题有本质的区别，汽车

2、空气动力学已逐渐发展为空气动力学的一个重要分支。汽车作为在地面上行驶的一种交通工具，在人类社会的生活中起着非常重要的作用。随着社会的进步，高速公路迅速发展，并构成了网络系统，不仅使汽车的行驶速度加快，而且使车流密集程度提高。这种高密度、高速度的运输方式，使汽车与道路及空气之间的相互作用变得更加复杂，作用在汽车上的空气动力特性对汽车的燃料经济性、操纵稳定性及安全舒适性等，都有直接的影响。实践表明，由于汽车空气动力特性引发的性能问题，仅凭结构设计是无法解决的，只有在汽车设计过程中进行空气动力试验研究，才能更好地满足汽车的性能指标。因此，汽车设计人员与空气动力研究人员

3、的紧密结合是保证汽车研究发展成功的重要途径。,s(v5第一部分：汽车空气动力学的发展汽车空气动力学的发展].C2@:2x-v世界上第一辆自备动力车辆问世至今，已有一百多年的历史。由于早期汽车的行驶速度非常低，不存在空气动力特性问题。随着机械结构的逐步完善和动力系统性能的提高，汽车的行驶速度有了明显的增加，置于气流中的乘员出现了不舒适和不安全感，于是出现了外形为封闭厢型的汽车造型，空气动力的作用开始被注意。1920年，德国首先将流线型概念引入到汽车设计中，对减小空气阻力的可能性进行探索，在策佩林（Zeppelie）工厂的风洞中对汽车空气动力特性进行了系统的试验研

4、究，取得了良好的应用效果。随后，又着手进行汽车空气动力特性对其行驶稳定性影响的系统研究。20世纪60年代初，美国从汽车功能发展的观点出发，对汽车外形发展及其空气动力特性之间的复杂的内在联系和影响进行了系统研究，使汽车设计的局部优化获得成功。20世纪90年代，小轿车的气动阻力系数已接近0.30，载货汽车的气动阻力系数在0.60左右，这就充分体现了汽车空气动力学研究发展的实际成就。46工业设计专业论文20世纪末，汽车空气动力学的研究已经发展到风洞试验、道路试验和数值计算的有机结合，做到了预测、评估和验证的统一，将成熟的经验和理论应用于新车型的开发实践，使汽车更新换代

5、的周期大大缩短，而且汽车性能的提高更加靠近了拥有者的理想需求。中国于20世纪60年代开始汽车空气动力学试验工作。20世纪80年代，随着中国国民经济的高速发展，为了解决交通运输的落后现状和“瓶颈”效应，非常重视高速公路系统的建设和汽车工业的规模发展。汽车空气动力学研究工作得到了长足的进步。#

6、)Q/"b1U6W21世纪，保护生态环境是我们的基本国策，汽车工业界在不断致力于提高汽车综合性能的同时，还努力探索开辟新的汽车空气动力学研究内容。第二部分：汽车空气动力学的研究目的及方法汽车空气动力学的研究目的旨在减少气动阻力，改善操纵稳定性，提高安全舒适性及降低对环境的污

7、染程度。不仅要研究在自然环境中行驶汽车的外部流动及其对汽车性能的影响，而且还要研究汽车内部流动及其对环境的影响。汽车空气动力学的研究内容可以归纳为四个方面：①研究作用在汽车上的空气动力和力矩及其对汽车性能的影响；②研究汽车各个部位的局部流场及其对汽车性能和周围环境的影响；③研究汽车发动机冷却系统空气动力特性及其对冷却效率的影响；④研究汽车内部环境和气候条件及其对车体内舒适性的影响。汽车空气动力学的研究方法有风洞试验、道路试验和数值计算三种。目前主要依靠风洞试验的手段研究汽车的空气动力特性。汽车风洞试验可以在航空风洞中进行模型试验或实车试验。通常，汽车工业发达的国

8、家都建造专用的汽车风洞进行实车试验，对汽车设计起到重要的作用。道路试验是对汽车的品质和性能进行综合考核，道路试验一般在专用跑道上进行，试验条件比较苛刻。近年来，随着计算空气动力学的发展，已在汽车设计中应用数值计算方法进行汽车空气动力外形设计和性能计算。第三部分：空气动力学在汽车造型上的应用%6工业设计专业论文一辆轿车的气动效率是由其阻力系数(Cd)所决定的。而阻力系数与面积无关，它仅仅是反映出物体的形状对于气动阻力的影响。理论上来讲，一个圆形的平板的阻力系数为1.0，但是如果考虑到其边缘周围的湍流效应，它的阻力系数将会变为1.2左右。气动效率最高的形状是水滴，它

9、的阻力系数只有0.05。