汽车空气动力学

第八章汽车空气动力学工程流体力学PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建主要内容一、绪论二、汽车空气动力学概述三、汽车气动力对汽车性能的影响四、汽车空气动力学设计五、汽车空气动力学试验PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建、汽车空气动力学的作用及其重要性Ø汽车空气动力学是研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各种性能影响的一门学科。Ø汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性。Ø设计空气动力特性良好的汽车，是提高汽车动力性、经济性的重要途径，而高速汽车的空气动力稳定性是汽车高速、安全行驶的前提条件。Ø改善驾驶室的内流特性（发动机冷却系空气动力特性、驾驶室内通风及空调特性），在减阻的同时，提高发动机、制动器部件的效能，降低空气动力噪声，则是保障舒适性的前提。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建、汽车空气动力学的研究内容空气动力学涉及的汽车性能经济性安全性使用性驱动性能最高车速尘土污染发动机冷却舒适性燃油经济性造价经济性材料经济性侧风稳定性材料经济性材料经济性高速操纵稳定性视野性通风空调空间噪声一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建具体来说，空气动力学的研究内容包括以下几个方面：（1）气动力及其对汽车性能的影响主要研究作用于汽车上的气动力、气动力矩及其产生机理和气动力、气动力矩对汽车各种性能的影响。（2）流场与表面压强流场是速度场、压强场、能量场、密度场、温度场的总称。通过整车和局部场的研究，更直观的了解汽车内外流场的运动规律和情形，从而进一步研究车身整体气动造型和局部优化气动造型，分析气流分离和尾流想象原理。（3）发动机和制动器的冷却特性通过研究发动机和制动器的冷却气流来提高发动机和制动器的性能和冷却效率。（4）通风、采暖和制冷为了改善乘坐舒适性，通常要进行通风、采暖和制冷的研究。通过对空气进出口位置、风量、风速、风路以及空调选型与布置来优化车身内部气流环境。（5）汽车空气动力学专题研究除上述四种研究内容以外，还有改善雨水流径、减少表面尘土污染、降低气动噪声、侧向风稳定性以及刮水器上浮等专题研究。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建、汽车空气动力学的形成与发展（1）汽车空气动力学的历史沿革Ø汽车空气动力学是伴随着人们对汽车的完美艺术造型和卓越的性能之追求而逐渐形成和发展起来的。Ø在汽车发明后的最初十几年，车速很低，空气动力学没有真正提到议事日程。Ø空气动力学起源于研究道路车辆的气动阻力问题，但在航空航天领域发展迅速。Ø最早按照空气动力学观点设计的汽车是1899年比利时人卡米勒.詹那兹设计的炮弹型汽车。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建（2）汽车空气动力学发展的历史阶段轿车的演变，反映了汽车空气动力学的发展过程。Ø把空气动力学的概念和研究成果引入汽车设计中，形成独特的汽车空气动力学学科是从20世纪20年代开始的。Ø在第一辆汽车发明后约25年，人们开始对汽车空气动力特性有了一定认识。Ø最初只注意到降低空气阻力，随着车速的提高，人们开始注意到气动升力及侧风稳定性问题。Ø近期汽车空气动力学的发展又注意了驾驶室内流、发动机冷却、空气动力噪声及消除车身上泥土附着等问题。汽车空气动力学的发展历史表明，它是伴随着由于道路状况的变化和使用要求的提高而引起汽车造型的变化而发展起来的，可以说汽车造型变化的历史就是汽车空气动力学发展的历史。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建汽车空气动力学经历了如图所示的四个发展阶段一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）基本形造型阶段Ø汽车空气动力学发展的第一阶段是从20世纪初期开始的，人们从外形上注意了空气动力特性，把它总结为基本形状化造型阶段。Ø基本型是人们直接将水流和气流中的合理外形应用到汽车上，采用了鱼雷形、船尾形、汽艇形等水滴形汽车外形。☞1899年由卡米勒·詹那兹（CamilleJenatzy）按空气动力学观点设计的最早的汽车，车身形状为鱼雷形，长宽之比为4:1。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建☞早期采用船尾形外形的高速敞篷车1912年N·A·G☞1913年问世的具有飞艇形状的汽车1913年阿尔法·罗密欧汽车以较完整车身来考虑空气动力学造型，外形完全仿当时较流行的飞艇，传动系统外露；任然没有考虑地面的影响。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）流线形造型阶段地面效应已被人们所认识。人们用空气动力学观点指导汽车造型，试图降低气动阻力，并获得了可观的进展。同时，开始对内流阻力及操纵稳定性有了认识。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建¥1927年法国的克拉维奥依据水滴形设计的“空气动力汽车”。¥汽车造型不断推陈出新，外形设计更是争奇斗艳，连续的推出船形、鱼形，可以说是汽车外形史上的一个黄金阶段。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建)车身细部优化阶段f20世纪70年代，汽车空气动力学进入了最优化的研究阶段。1974年德国的胡乔（W.H.Hucho)、简森（Jansen）和艾墨南(Emme-Lmann)等人提出了著名的细部最优化概念。f汽车设计应首先服从汽车工程的需要，即首先要充分保证总布置、安全、舒适性和制造工艺的要求，并在保证造型风格的前提下，进行外形设计，然后对形体细部（如圆角半径、曲面弧度、斜度及扰流器等）逐步或同时进行修改，控制以及防止气流分离现象的发生，以降低阻力，称为“细部优化法”。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建Ø“造型服务于性能”的设计思想：以满足性能、人机工程学、工艺学、美学造型和安全法规等方面的要求而初步确定的车身造型基础上，为达到减小气动阻力和提高行驶稳定性的目的，而进行的车身局部改型和加装空气动力学附加装置。流线形造型欧宝-GT一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）整体最优化阶段★整体最优化阶段从1983年开始。★整体最优化设计的原则首先确定一个符合总布置要求的理想的低阻形体，在其发展成实用化汽车的每一设计步骤中，都严格保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离，称之为形体最优化。汽车外形设计的不同阶段一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建★“功能服务于造型”的设计思想：从一个总体尺寸和体积与所需汽车基本类似的的理想低阻形体出发，从总体的角度逐渐向实用车型逼近，以满足性能、人机工程学、工艺学、美学造型及安全法规等方面的要求。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建轿车。1982年Audi100C3以仅仅0.3的风阻系数创下了轿车工业空气动力学的世界记录。Audi100C3一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建）小结★汽车发明于19世纪末，当时人们认为汽车的阻力主要来自前部对空气的撞击，因此早期的汽车后部是陡峭的，称为箱型车，阻力系数CD很大，约为0.8。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建★20世纪30年代起，人们开始运用流体力学原理改进汽车尾部形状，出现甲壳虫型，阻力系数降至0.6。★20世纪50－60年代改进为船型，阻力系数为0.45。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建★80年代经过风洞实验系统研究后，又改进为鱼型，阻力系数为0.3。★以后进一步改进为楔型，阻力系数为0.2。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建★90年代后，科研人员研制开发了气动性能更优良的未来型汽车，阻力系数仅为0.137。一、绪论PDF文件使用pdfFactoryPro试用版本创建