汽车空气动力学概述与试验.ppt

汽车空气动力学概述和试验;第一节 概述;气动六分力与坐标系： ; 所有的空气力向上述坐标原点化简，产生三个分力和三个绕坐标轴的力矩。各种气动力的数值都与动压力和迎风的汽车正投影面积成正比，其比例系数称为气动力系数。 表3-1列出了国内外对六分力名称和系数公式的对照表; ;第二节 气动阻力;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 ;3.2.1 形状阻力 ;图3-3 汽车表面气流图;3.2.2 诱导阻力 ;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 。 ;3.2.3 摩擦阻力;3.2.4 干扰阻力;3.2.5 小结;第三节 升力和俯仰力矩 ;影响因素：; ( 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 3-5 2、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。;第四节 侧向力和横摆力矩;第五节 侧倾力矩;第六节 侧风作用下的气动阻力系数;图3-6 ;流入角可用下式求出： 所以： 在逆风时： 顺风时： ;横风时： 图3-7表示有侧风时行驶速度、风速与合成速度及迎角之间的关系。在有侧风时，气动阻力系数成为 ，它要比无风时的气动阻力系数 大， 图3-8是在风洞中测出三种车型的 和迎角 的关系，前 时， 随着 的增大 ， 一般要增大。 ; 图3-7 自然侧风风速不同时，合成风速 和迎角 与行驶速度之间的关系 ( 直线行驶时,自然风垂直于汽车纵轴线 ) ; 图3-8 三种典型车身的切向力系数与迎角的关系;第七节 汽车空气动力学试验;3.7.1 风洞试验设施和技术;; 2、 回流式风洞又称哥根廷式风洞，通过试验段的气流经过循环系统再返回流动形成回流，故此得名，其优点是可节省驱动功率，图3-9a示出德国奔驰公司的回流式风洞，其试验段截面达32.6 ，长10m,最高风速达270km/h,风扇功率高达4000kW。 世界上的风洞按其试验段面积和最高风速可分为大中小三类： ;风洞的技术要求：;图3-10 地面效应模拟方法;2、模拟边界条件 汽车在路上行驶，四周气流均匀，风洞中除地板上有附面层外，管径如太小，其附面层也影响气流特性，为此设计的风洞试验段截面积与模型的正面投影面积之比有一定要求： 模型的正面投影面积要小于 的试验段面积，地板以上面积，模型高度要小于试验段高度 。 3、必须符合相似原则 不但几何尺寸相似，而且雷诺数也相似 。 4、要有侧六分力的天平仪 图3-11为意大利平宁法里那设计的机械式六分力天平仪，能同时测出所需六分力和三个力矩。;图3-11 机械式六分力天平;3.7.2 空气动力学的室外试验; 侧风稳定性试验要采用侧风发生器模拟自然侧风，图 3-12默谢台斯奔驰公司试验场上所进行的侧风稳定性示意 图。侧风发生器采用 鼓风箱组成，全长32m。 可产生速度为80