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空气流动情况
• 空气流动车身的表面压力也产生变化，风洞试验得出：
p p1 p0
pq
pq
ppq 常数 或
p v2 常数
2
p 12v 1 2p 22v22常 数
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空气分离现象
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气流分离现象
汽车表面涡流形成示意图
汽车行驶中可以采用使气流加速来降低蜗旋和气流分离现象危害，方法
（5）减小底部流入气流量，设计可以增加挡风板。 合理车身离地间隙等；使底部空气流动顺畅，设计时 平顺底部曲面，设计成下鼓的曲面形状。
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车身后背对气动特性的影响
• （1）汽车车身向下倾斜，气流流管界面变小，流 速减低。前后表面气压形成压差阻力。
（2）补充：方背式汽车，尾部会在汽车高速行驶 时形成较大区域的真空区， 这个真空区将对汽车 有吸力作用。
最气动阻力影响最大的是形状阻力。也是我们首要关 注的问题。
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空气形状阻力
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诱导阻力
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气动升力L和纵倾力矩PM
• 汽车在行使时候，下上表面形成的压力差产生升力， 考虑到汽车安全因素，在一些车辆设计中，升力的 应该放在首要地位。影响升力的因素有地板弧度倾 斜度，前后风窗的斜度，车身各部分的分配比例等。
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侧面形状对气动特性的影响
• 轿车侧面涡流图
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车身底部对气动特性的影响
• （1）汽车底部表面气流和地面的气流相互作用，形成 气流边界层。
（2）在气流向车身后部流动，气流淤积量便大，变 成层变厚。
（3）涡流在车前端就已经开始形成，在车身表面不 平处涡旋加强。
（4）汽车离地不高时，气流边界层可能由车底表面 延伸到地面，我们把车身前部到汽车对应边界层延伸 到地面的水平距离称为混合距离。
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汽车前部和气流特性
• x的相对值越小，即S点越靠前，会造成气流分离
过早。R点越靠前，可以使附着线靠近分离线效果
较好。减小r可以达到要求，但当r减
x1
d
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车顶对气动特性的影响
为使气流平顺的通过车顶，可将车顶设计成弧状，但 也使车的投影面积变大，将车尾上翘使其表面空气不 易和车底部气流混合而产生涡流，减小气动阻力，同 时上翘的形状可以减小气动升力。
第二章：汽车空气动力学
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空气流动情况
汽车在行驶过程中和周围的空气产生复杂的相互作用，为分析方便，在车速不 高的情况下可以认为汽车周围的空气不受压缩，气流密度不受影响， 除接近汽车车 身的一层很薄的空气层外，气流没有粘滞性，下图表示圆柱体物体周围的空气流动 情况。
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空气流动情况
• 我们可以把物体周围看作理想空气流场，在流场 里密布着流管，空气沿着流管运动物体截面形状 的变化，流管沿着空气截面的位置大小相应变化， 截面小的地方空气流速高，截面大的地方流速低。 对于汽车而言，在空气在和车头接触的部分狭小 空间里形成一个滞点区域，在这个下区域内，空 气相对汽车速度为零，随后，空气沿着车身表面 流动，对于小轿车而言，其可流动是一个加速的 过程，在汽车截面最大处达到最大。
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气动升力L和纵倾力矩PM
车头布置对气动性能的影响
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汽车气动侧向力S、横摆力矩YM和侧摆力矩RM
• 形成原因：车的行驶方面和车身成一定角度，其影响汽 车左右负荷，影响汽车的转向半径等，进而汽车在高速 环境下的操纵稳定性。
风合
dYM 0 d
不稳定
Z
力 力臂
车质心 汽车行驶方
向
dYM 0 d
稳定
O
X
Y
汽车侧面形状和表面光洁度好的汽车具有较好的气动性能，在设计的时候 应使气压中心接近侧倾轴线
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气流的物理特性
• 知识点： • （1）空气的粘滞性 • （2）在相对很薄的边界层内，气流呈梯度变化明
显 • （3）梯度变化很大的地方产生涡流使汽车气动阻
力增加
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• 影响因素：（1）车前端的布置对气动升力影响很大， 前端位置高，在车底越易产生涡流，升力也越大， 正确确定车前端的位置，要综合考虑风窗曲率倾角， 整车底盘高度等。（2）车的纵向轮廓，如平头，长 头等形状布置对升力影响也很大，一般将车头设计 成低矮状，减小迎角可以降低升力，（3）附加尾翼 对气动升力也有影响。
lr
ar
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汽车侧面外形对气动特性的影响
• （1）一般来说汽车上方的流速高于汽车底部，压 力较底部低，所以汽车底部部分气流会向上流动 后在沿车身两侧流动。
（2）底部向上流动一部分气流的由于周围气流相 互作用形成涡流，和前窗玻璃形成的涡流在汽车 开始侧面合成，在汽车尾部形成一股涡流。
（3）和车顶设计一样，车身的侧面可以设计成外 鼓带弧状的结构
有1：后置发动机的吸气使气流加速，2：借内通风出口驱动气流， 3：局
部突起使气流加速，4：借导翼P使PT学气习流交流加速
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气动力和力矩
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气动力和力矩
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空气阻力
• 作用在车身上的气动阻力有五部分组成，形状阻力， 诱导阻力，干扰阻力，内部阻力，摩擦阻力。形状阻 力时车身前后气流的压力差造成的，需要采取合理的 断面来降低形状阻力。干扰阻力造成因素是由于车身 表面的不平滑，有凸起件 ，诱导阻力是升力造成，事 实上，升力并不和水平成90度，水平方向的分量就形 成诱导阻力，车身越宽，可以降低诱导阻力，摩擦阻 力是空气表面和车身表面以及空气层之间的摩擦力而 引起的，内部阻力由车身的冷却和通风系统引起的。
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气流物理特征—汽车表面边界层
汽车表面的边界层
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汽车前端对气动特性的影响
• （1）气流在车窗玻璃处，由于气流急剧变化而形 成其气流分离现象，在分离区，产生涡旋。 （2）涡旋在前车窗玻璃表面向两侧流动，并合成 新的气流。 （3）影响车前部流动的因素有，保险杠，风窗玻 璃件，翼子板，发动机箱盖等。 （4）设计中应使气流分离线靠近气流再生成附着 线， 减小风窗夹角。 （5）使气流尽量向车顶方向流动，防止气流两侧 流动而产生横力和干扰噪声。 （6）应将车身A柱设计成光滑的圆弧状