空氣阻力係數

空氣阻力係數

在汽車行駛範圍內,空氣阻力的數值通常都與氣流相對速度的動壓力1/2 ρur^2成正比例。Fw=1/2 C_D Aρu_r^2,式中,C_D為空氣阻力係數,空氣阻力係數值是由風洞測試得出來的。由於空氣阻力與空氣阻力係數成正比關係,現代轎車為了減少空氣阻力就必須要考慮降低空氣阻力係數。試驗表明,空氣阻力係數每降低10%,燃油節省7%左右。

概述


空氣阻力係數
空氣阻力係數
汽車在行駛中由於空氣阻力的作用,圍繞著汽車重心同時產生縱向、側向和垂直等三個方向的空氣動力量,其中縱向空氣力量是最大的空氣阻力,大約佔整體空氣阻力的80%以上。從20世紀50年代到70年代初,轎車的空氣阻力係數維持在0.4至0.6之間。70年代能源危機后,各國為了進一步節約能源,降低油耗,都致力於降低空氣阻力係數。現在轎車的空氣阻力係數一般在0.28至0.4之間。

特點


試驗表明,空氣阻力係數每降低10%,燃油節省7%左右。曾有人對兩種相同質量、相同尺寸,但具有不同空氣阻力係數(分別是0.44和0.25)的轎車進行比較,以每小時88kin的時速行駛了100km,燃油消耗後者比前者節約了1.7L。

空氣阻力公式

在汽車行駛範圍內,空氣阻力的數值通常都總結成與氣流相對速度的動壓力成正比例的形式,即。
式中,為空氣阻力係數,一般講應是雷諾數Re的函數,在車速較高、動壓力較高而相應氣體的粘性摩擦較小時, 將不隨Re而變化;ρ為空氣密度,一般;A為迎風面積,即汽車行駛方向的投影面積();為相對速度,在無風時即汽車的行駛速度()。
在無風條件下汽車運動時,即為汽車行駛速度。如以、A以計,則空氣阻力(N)為。
上式表明,空氣阻力是與及A成正比的。A值收到乘坐使用空間的限制不易進一步減少,所以降低值是降低空氣阻力的主要手段。

車輛的空氣阻力

汽車直線行駛時受到的空氣作用力在行駛方向的分力稱為空氣阻力。空氣阻力分為壓力阻力與摩擦阻力兩部分。作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向上的分力稱為壓力阻力;摩擦阻力是由於空氣的粘性在車身表面產生的切向力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力又分為四部分:形狀阻力、干擾阻力、內循環阻力和誘導阻力

車身遵循要點


車身前部

發動機蓋應向前下傾。面與面交接處的稜角應為圓柱狀。風窗玻璃應儘可能“躺平”且與車頂圓滑過渡。前支柱應圓滑,側窗應與車身相平。盡量減少燈、後視鏡等物突出,突出物的形狀應接近流線型(圖2後視鏡設計)。在保險杠下面的前面,應裝有合適的擾流板。車輪蓋應與輪胎相平。

整車

整個車身應向前傾斜。水平投影應為“腰鼓”形,後端稍稍收縮,前端呈半圓形。

汽車後部

最好採用艙背式或直背式。應有后擾流板。

車身底部

所有零部件應在車身下平面內且較平整,最好有平滑的蓋板蓋住底部。蓋板從車身中部或由後輪以後向上稍稍升高。

進風系統

仔細選擇進風口與出風口的位置,應有高效率的冷卻水箱、精心設計的內部通道。
車身的前發動機罩、後行李箱蓋與車廂平順圓滑地相連,總體造型渾然一體,其設計意圖。