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汽车空气动力学 36学时 第一章 绪论 §1节 汽车空气动力学的重要性 §2节 汽车空气动力学的发展 汽车的发展距今已有一百多年的历史，而把空气动力学的概念理论研究结果引入汽车设计是从上世界20年代末期才开始的。总共经历了四个阶段：基本形状造型、流线形化造型、细部优化、整体优化。 基本形：汽车车身外形酷似水滴，但加上车轮和行驶系统后，整个流场已不是单纯的水滴外形，气动阻力很大。 流线形：汽车外形不再是简单的水滴形，地面效应已被人们认识。首先出现了半车身形造型，采用罩住车轮等减阻措施，认识到消除尾部的气流分离及车身前部流场与后部流场的相互影响等 车身细部优化：汽车设计首先应服从汽车工程需要，即首先充分保证整体布置、安全、舒适和制造工艺的要求，并在保证造型风格的前提下，进行外形设计，然后对形体细部进行修正，控制及防止气流的分离发生。这样即可使车辆外形挺拔，气动阻力系数也小。 整体优化：这一阶段从1983年开始，其方法是采用具有极低气动阻力系数的原形，在不改变其整体流场的条件下，使其逐步形成具有低气动阻力的实车。在实用化车型的设计过程中，每一部都应严格保证形体的光顺性，使气流不从汽车表面分离。 1923 年理想流线形试验车 一、关于涡流的一些知识 涡流是由附面层的剥离而形成，当汽车运动时，在车身表面会形成一薄层空气附面层，附面层随的车一起运动，当流场发生变化时，附面层便被破坏而离开所依附的表面，这种现象称之为剥离，附面层剥离后在车尾部形成紊乱而破碎的气流便是漩涡。漩涡一经形成便会增大、衰减乃至分裂，或保持一定的稳定状态。一旦尾涡形成，便会增大气动阻力。故一定要采取措施使剥离点后移达到减小阻力的目的。 二、关于风洞的一些知识 一台新车设计好后，需进行风洞试验。风洞试验有模型风洞和实车风洞。最后还需进行道路试验。 1、汽车风洞的分类与名称 (1)、全尺寸风洞与模型风洞 为试验真车的风洞叫全尺寸风洞。为试验缩比模型或零部件的风洞叫模型风洞。 (2)、空气动力试验风洞、全天候风洞与多用风洞 不能随意调节试验段气流温度、湿度的风洞称为空气动力试验风洞；一般在这种风洞中主要进行不受气流温度影响的空气动力测定。 可改变试验段气流温度、湿度、阳光强弱和其它气候条件的风洞称为全天候风洞； 那种即用于测定空气动力又用于测定气候环境效果的风洞称为多用风洞。 意大利菲亚特公司多用风洞试验段 意大利平宁法里那公司全尺寸风洞 (3)、回流型风洞和直流型风洞 通过试验段的气流经循环系统再返回试验段。这种风洞因其能量可以回收，可使用较小功率的风扇。而且可使气流的温度。湿度保持不变。但其结构较复杂。 气流经试验段后不再回来，而是排放到外界称直流风洞。设备简单，成本低，但需要较大的风扇，且空气的温度和湿度受外界干扰较大，难以保证不变。有抽风式和吸风式两种。 (4)、敞开喷口式、半敞开喷口式、封闭喷口式 试验段被围墙封闭，气流与围墙接触的风洞称为闭式风洞。试验段局部有围墙，仍存在壁面效应的风洞称为半敞式。试验段无墙壁风洞称开式风洞，无壁面效应的影响。 (5)、按试验段尺寸分类 微型低速风洞：试验段尺寸几十毫米 小型低速风洞：试验段尺寸1 — 1.5 m 中型低速风洞：试验段尺寸2 — 4 m 大型低速风洞：试验段尺寸8 m以上 (6)、按试验段出口断面面积S和最大Vmax风速分类 A组：S＝1.5 — 6m2 Vmax=20 —70 m/s 这种风洞主要用于汽车模型的空气的试验。 B组：S＝10 — 22m2 Vmax=33 —57 m/s这种风洞用于小型汽车实车的空气动力试验 C组：S＝30 — 38m2 Vmax= 25—75 m/s 这种风洞多为综合性风洞。 2、风洞主要部件： 1）收缩段：要求气流沿收缩段流动时，流速单调增加，在洞壁上避免分离；在收缩段出口时气流分布均匀、稳定。 2）实验段：气流的温度、压力速度等在实验段各截面要均匀分布，且稳定；气流与风洞轴线之间偏角要尽可能小；具有合乎实际的紊流度；装卸模型与实验方便。 3）扩散段：将气流的动能变为压能，减少气流在非实验段的损失。 4）导流片：安装在回路的拐角处，避免气流在拐角处分离。 5）蜂窝器与阻尼网：蜂窝器 的作用时将大漩涡变成小漩涡并对气流进行导向。 阻尼网是降低气流的紊流度，安装在收缩段的前面 6）气流的回路，可是扩散形 7）动力系统：风扇、反扭导流片、整流罩、动力机、机械传动系统 8）坐标架：固定模型、安装各种实验仪器 * 汽车空气动力学 汽车空气动力学是研究空气流经汽车时的流动规律及空气与汽车相互作用的一门科学。 作用在汽车上的空气力有三种：空气阻力、升力、侧向力。作用在汽车上的力矩也有三种：纵倾力矩、侧向力矩、横摆力矩。这些力和力矩称之为空气动力六分力。 x