最新汽车空气动力学PPT课件.ppt

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1、汽车空气动力学第一节概述定义：汽车在路面上行驶，除受到路面作用力外，还受到周围气流对它作用的各种力和力矩。研究这些力的特性及其对汽车性能所产生的影响的学科称为汽车空气动力学。汽车行驶中受到的气动力有迎面阻力、升力、侧向力及这些力形成的俯仰力矩、侧倾力矩和横摆力矩，他们的大小，大致都与空气对汽车的相对速度的平方成正比，因此随着汽车行驶速度的日益提高，其作用对汽车性能的影响也会愈来愈显著。回主目录气动六分力与坐标系：汽车在行使时，受到气流的气动力作用，该作用力在汽车上的作用点，我们通常称为风压中心，记作C.P，由于汽车外型的对称

2、性，风压中心在汽车的对称平面内，但它不一定与重心（CG）重合。为了研究方便，建立一套坐标系，通常把汽车空气动力坐标系原点设在车辆纵向对称面与地面的交线上，前后轴中点处。规定各轴的正值方向如图3-1示：回主目录气动阻力由五部分组成：形状阻力，占总阻力58%；诱导阻力，占总阻力7%；摩擦阻力，占总阻力9%；干扰阻力，占总阻力14%；内循环阻力，占总阻力12%。这几部分阻力的大致比例如图3-2所示。图3-2回主目录3.2.1形状阻力当汽车行使时，气流流经汽车表面过程中，在汽车表面局部气流速度急剧变化部位会产生涡流，如图3-3中在车

3、身后部有明显的涡流区，在涡流区产生负压，而汽车正面是正压，所以涡流引起的阻力是压差阻力，又因为这都和车身形状有关，也称为形状阻力，它占整个阻力的。回主目录图3-3汽车表面气流图回主目录3.2.2诱导阻力诱导阻力是由于气流经车身上下部时，由于空气质点流经上下表面的路程不同，流速不同从而产生压差，即升力，升力在水平方向上的分力称为诱导阻力，如图3-4所示。图3-4汽车的诱导阻力回主目录诱导阻力系数升力系数间有如下近似关系：（3-1）式中，b为汽车宽度，m；为空气密度，A为汽车正投影面积，。诱导阻力占总空气阻力的。回主目录3.2.

4、3摩擦阻力汽车空气阻力中的摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面上产生的切向力造成的。空气与其它流体一样都具有粘性，当气流流过平板时，由于粘性作用，空气微团与平板表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气体的流动，形成一种阻力称为摩擦阻力，约占总空气阻力的。回主目录汽车空气阻力中的摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面上产生的切向力造成的。空气与其它流体一样都具有粘性，当气流流过平板时，由于粘性作用，空气微团与平板表面之间发生摩擦，这种摩擦阻碍了气体的流动，形成一种阻力称为摩擦阻力，约占总空气阻力的。3.2.4干扰阻力它是车身外面的凸起物如

5、后视镜、流水槽、导流板、挡泥板、天线、门把手、底盘下面凸出零部件所造成的阻力，占总阻力的14%。3.2.5内循环阻力它是指为了发动机冷却和乘坐舱内换气而引起空气气流通过车身的内部构造所产生的阻力，它占总阻力12%。回主目录3.2.5小结减少气动阻力系数在车身造型设计中主要采取下列措施：1、光顺车身表面的曲线形状，消除或延迟空气附面层剥离和涡流的产生；2、调整迎面和背面的倾斜角度，使车头、前窗、后窗等造型的倾斜角度有效地减少阻力的产生；3、减少凸起物，形成平滑表面；4、设计空气动力附件，整理和引导气流流向。回主目录第三节升力和

6、俯仰力矩升力是由于汽车行驶中车身上部和车身底部空气流速不等形成压力差而造成的。升力不通过重心时对汽车产生俯仰力矩。升力使车轮有抬升的趋势，减少驱动轮上的附着力，对转向车轮的影响是升力使侧向最大附着力和侧偏刚度降低，而使转向性能变坏。现代高速汽车特别是赛车在设计上都力图减少升力。回主目录影响因素：1、车身形状把车身前后端形心用直线连接，称此直线为中线，此中线与水平面的夹角称为迎角。中线前高后低，迎角为正，反之为负。正迎角越大升力越大。如果汽车风压中心处于中心之前，则升力对中心造成俯仰力矩，使前轮更加有离地趋势，所以最新设计的车

7、身形状采取以下措施：（1）尽量做到风压中心与重心重合；（2）采用类似楔型造型。尽量压低车身前端，使尾部肥厚向上翘以产生负迎角；回主目录(3)车身前部设阻风板后面设扰流板使后面翘起，如图3-5示；图3-52、驱动形式一般前置前驱汽车其风压中心与车身中心接近，后置发动机汽车的重心往往偏后，因而风压中心可能在重心前，俯仰力矩大些。回主目录第四节侧向力和横摆力矩汽车受侧风时，如风力与中轴成角，则在方向产生分力，此分力随角的增加而直线上升，如侧风作用的风压中心(C.P)在重心之前，则汽车将顺风偏转，结果使增大。侧向力和横摆力矩增大，导

8、致稳定性变坏，如侧向力的风压中心位于中心之后，则汽车逆风偏转，使侧向力和横摆力矩减少利于行驶稳定性；如风压中心与重心重合，则汽车在侧向力作用下侧移，但能保持行驶方向。减少侧向力的影响有以下措施：(1)尽量使风压中心位于重心之后；(2)尽量压低车身高度，处理好横截面的流线形性，增加车宽。回主