汽车空气动力学讲稿..ppt

中国汽车工程论坛/bbs 汽车空气动力学讲稿 中国汽车工程论坛欢迎大家的到来！ /bbs/index.php 资料来源网络，由中国汽车工程论坛整理发布，服务大家。 版权归原作者所有，资料仅用于学习交流，请勿用于商业。 汽车空气动力学概述 3.3 气动力对汽车性能的影响 3.4 气动阻力对燃油经济性的 影响 由图3-6可见，小型客车用于克服气动阻力的燃油消耗量的比例最大，其次是普通货车。前者占总燃油消耗量的比例为50%左右而后者为32%左右。 如汽车在平路上行使，当车速Va=80～100km/h时，气动阻力占城际客车总阻力的相当大一部分。而市内客车，由于其停车次数的增加，平均速度下降而气动阻力也就大大减小。但其加速阻力却增大很多，因而其气动阻力所占比例较小。 气动阻力系数降低对燃油经济性是很可观的。图3-7为AUDI100轿车的试验数据，例如，Cx从0.42降到0.30，在混合循环时，燃油经济性可改善9%左右，而当以150km/h高速行驶时，燃油经济性竟能改善25%左右。 图3-7气动阻力系数降低导致的燃油经济性改善 图3-8半挂车气动阻力对燃油消耗量的影响 图3-8、3-9和3-10分别示出了半挂车、大客车和轻型客车在各种道路条件下气动阻力减小带来的燃油节省量。 图3-9大客车气动阻力对燃油消耗量的影响 图3-10轻型客车气动阻力对燃油消耗量的影响 国产CA141货车曾进行了公路实车百公里油耗试验，采用加与不加附加装置对比试验，得出百公里油耗降低量入表3-2所列。结果表明，加前阻风板、蓬和导流罩等空气动力学附加装置，可使CA141油耗降低2～4L/100km。 附加装置 工 况 加前阻风板 加车箱及保险架辅助板 加 蓬 加蓬及导流罩 满载 v=45km/h 0.5～0.8 0.2～0.5 3～3.5 3～4 空载 v=45km/h 0.2～0.5 0.15～0.2 2～3 2～3.5 v=60km/h 1～2 1～1.5 3.5～3.9 3.5～4.2 表3-2 CA141货车采用附加装置后的百公里油耗降低量（L/100km） 下面我们举例计算一辆CA141货车的年油耗节省量。假设货车以45km/h的平均车速，每天行驶3h，每年使用260天，则年行驶里程为81900km，采用空气动力学附加装置后年油耗节省量为1638～3272L。这个数字是非常可观的 3.5 影响汽车操纵稳定性的气动力 3.5.1 汽车操纵稳定性的概念 汽车操纵稳定性是指驾驶者在不感到过分紧张、疲劳的条件下，汽车能遵循驾驶者通过转向系及转向车轮给定的方向行驶，且当遇到外界干扰时，汽车能抵抗干扰而保持稳定行驶的能力。 汽车的操纵稳定性不仅影响汽车驾驶的操纵方便程度，而且也是决定高速汽车安全行驶的一个主要性能。 在汽车操纵稳定性的研究中，常把汽车作为一个控制系统，给出汽车曲线行驶的时域响应与频率响应特性，并以它们来表征汽车的操纵稳定性能。汽车曲线行驶的时域响应系指汽车在方向盘输入或外界侧向干扰输入下的侧向运动响应。外界侧向干扰输入主要是指侧向风与路面不平度产生的侧向力。 汽车操纵稳定性的基本评价内容有：直线行驶性、回正性、转向半径、转向轻便性、典型行驶工况性能、极限行驶能力、横摆角速度频率响应特性、方向盘角阶跃输入下的稳态响 应和瞬态响应。其中直线行驶性包括侧向风稳定性、路面不平度稳定性和微曲率弯道行驶性。侧向风稳定性主要评价参量为侧向偏移。 关于汽车操纵稳定性的详细研究可参考郭孔辉著《汽车操纵动力性》[16]和余志生主编《汽车理论》[13]。这里只分析气动力对汽车操纵稳定性的影响。 3.5.2 影响汽车操纵稳定性的气动力 影响汽车操纵稳定性的气动力可分为三组： ⑴ 升力和纵倾力矩：关系到附着力和牵引力； ⑵ 侧向力和横摆力矩：关系到侧风稳定性和直 线行驶性； ⑶ 侧倾力矩：关系到侧向稳定性； 1.升力及纵倾力矩 由于汽车车身上部和下部气流流速不同而产生压力差，从而产生升力FZ 。由于升力而产生绕y的俯仰力矩MY。 在车身上产生升力，汽车的附着力减小，影响操纵稳定性和驱动力。重量轻的汽车，特别是重心靠后的汽车，对前轮的升力特别敏感，这种情况对行驶中的汽车非常危险，即当前端有升力使其上浮时，升力又随着车速的增加而继续增加，由于前轮失去附着力，而使汽车失去控制。在100km/h车速之下，升力和俯仰力矩对汽车的稳定性影响不大。升力和俯仰力矩对高速行驶的操纵稳定性影响很大，对于轿车，如果在设计阶段没有很好考虑，在强风时升力可达几十甚至 几百牛顿，这个附加的力，给前轮减轻了负荷，从而破坏了汽车的操纵