汽车车身结构与设计(6)

第六章汽车的空气动力性能汽车行驶所受到的气动力和力矩空气的粘滞现象、汽车的流谱和表面压强分布改善汽车空气动力性能的措施风洞风洞（windtunnel），是能人工产生和控制气流，以模拟飞行器或物体周围气体的流动，并可量度气流对物体的作用以及观察物理现象的一种管道状实验设备，它是进行空气动力实验最常用、最有效的工具。风洞汽车风洞由大功率电动机带动鼓风机和按一定要求设计的管道构成，风洞可分为直流式和回流式两种直流式又称埃菲尔式风洞，其结构是鼓风机在试验阶段下游靠吸入空气形成气流回流式又称哥廷根式风洞，通过试验段的气流经过循环系统再返回流动形成回流故得此名，其优点是可节省驱动功率汽车风洞汽车风洞中用来产生强大气流的风扇是很大的，比如奔驰公司的汽车风洞，其风扇直径就达8.5m，驱动风扇的电动功率高达4000kW，风洞内用来进行实车试验段的空气流速达270km／h。建造一个这样规模的汽车风洞往往需要耗资数亿美元，甚至10多亿，而且每做一次汽车风洞试验的费用也是相当大的。风阻系数风阻系数是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数，用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。风阻系数的大少取决于汽车的外形。风阻系数愈大，则空气阻力愈大。已知雨滴的风阻系数最小，在0.05左右。六分力：气动力是汽车受的来自周围气流的力，它可以分为六个分力。Fx：空气阻力Mx：侧向阻力Fy：侧向力My：俯仰力矩Fz：升力Mz：横摆力矩一、气动力和气动力矩6-2汽车行驶时所受到的气动力和力矩二、空气阻力的组成二、空气阻力的组成二、空气阻力的影响1）与最大车速的关系减少Cd可以使最大车速提高Cz提高会降低Ft，影响操作稳定性2）与加速性能的关系减小空气阻力与汽车重力可以提高加速性能3）与燃油消耗量的关系轿车Cd值下降0.2，综合条件行驶可节油11%对于空气阻力的优化方法减小CD值要遵循的要点发动机盖应向前下倾面与面交接处的棱角应为圆柱状。面与面交接处的棱角应为圆柱状。风窗玻璃应尽可能“躺平”，且与车顶圆滑过渡。尽量减少灯、后视镜和门把手等凸出物。上掀式前照灯车轮盖应与轮胎相平。整个车身应向前倾1°～2°。跑车的空气阻力系数如何三、汽车的气动升力升力向上为正，向下为负。汽车升力会降低轮胎的附着力，而影响汽车的驱动性，操纵性，稳定性。升力系数Cz∝升力Fz常用的降低升力系数的方法1）采用负迎角2）汽车前端加扰流板3）汽车底板的尾部上翘4）汽车底板向两侧面略翘起常用的降低升力系数的方法扰流板常用的降低升力系数的方法扰流板常用的降低升力系数的方法扰流板常用的降低升力系数的方法扰流板四、汽车的空气动力稳定性造型设计时，应尽量减小汽车前部侧面的投影面积，使风压中心靠近后轴。具体方法：1.尽量降低车身；2.增大车宽；6-3空气的粘滞现象、汽车的流谱和表面压强分布二、汽车前部的流谱r越大，R点越往上移三、汽车尾部的流谱四、汽车底部的流谱汽车底部的流谱是一种相当复杂的、强烈的湍流，并对汽车的气动力影响很大。五、汽车周围的涡系六、汽车的内部气流与表面压强分布内部气流对车外流谱的影响（内部气动阻力）：1.降低了外部气流作用于车身表面的压力。2.外部气流在通过水箱、内部空气通道等处时，由于摩擦、涡流及漏气等而损失了动量。车身的表面压强分布与车内的通风发动机冷却前置发动机：冷却气流可从前面罩的格栅、保险杠上部与格栅下条之间的间隙，以及保险杠上的开口或保险杠下部的间隙进入。后置发动机：加大风扇功率，强制气流通过水箱来散热，或使用电动风扇。通风道最好密封以防止气流逸散。6-4改善汽车空气动力性能的措施改变轿车前端形状一、汽车外形设计的局部优化立柱外形和流水槽的设计改善后窗倾角和车顶拱度正确选择离地间隙二、采用各种气动附加装置三、外形设计的整体优化