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汽车设计72变(15)能像风一样自由的学问

第 1/3 页:汽车历史上的空气动力学
第 1/3 页:汽车历史上的空气动力学 第 2/3 页:汽车上符合空气动力学的设计 第 3/3 页:汽车历史上的空气动力学
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  [爱卡汽车 汽车视觉 原创]

  今天我们要说的汽车设计看不见摸不着,却无处不在,它就是空气。转化到汽车上就是汽车空气动力学。在这一个多世纪的汽车发展史中,它让汽车的外形发生了意想不到的转变。本期文章,我们就来了解一下空气动力学在汽车设计中的应用。这是一个经常被人们忽略,但却在能耗控制中扮演着重要的角色。

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汽车动力学设计说到汽车空气动力学,大家往往都会觉得这是一个很学术、很深奥的概念。小伙伴们不要惊慌,下面我们就简单地为大家介绍一下这门看似高深,却又和我们日常用车形影不离的学问。

  关于空气动力学,学术界给出的定义是这样的:“它是力学的一个分支,研究飞行器或其他物体同空气或其他气体在相对运动情况下的受力特性、气体的流动规律与之伴随发生的物理化学变化。”简单来说,就是物体在运动时与空气接触而产生的各种力,这其中有些力是“好力”,但有些力就是“坏力”啦,它会阻碍物体的运动,也就是我们常说的“空气阻力”。

汽车空气动力学设计汽车空气动力学是空气动力学的一个分支,主要是研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律。(高考不考,无需掌握,知道就好。)

汽车空气动力学设计汽车空气阻力的计算公式

汽车空气动力学设计空气动力学其实并不像想象中那么复杂,它不是课本中枯燥乏味的数据与公式,而是我们生活中随时随地都可以体会到的现象,比如我们跑步时,迎面吹来的风就会影响我们前行的速度。

  空气动力学设计对车辆行驶到底有什么影响?

  看到这里不禁有人发问“空气动力学设计对车辆行驶到底有什么影响?”别着急,知识点这就来了,不论是民用汽车还是赛车,车辆的行驶阻力主要来自空气阻力和滚动阻力(就是车轮与地面接触产生的摩擦力)。而空气动力学设计对于降低风阻、提升车速、节约油耗、减少噪音和增强行驶稳定性等方面都非常重要。

汽车空气动力学设计让我来举个例子,当汽车以80km/h的车速行驶时,约有60%的阻力来自空气。而当车速攀升至200km/h,空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。足以可见,空气动力学设计对车辆有着巨大的影响。

  风阻系数又是何方神圣?

  目前我们了解一款车的空气动力性能的途径,主要来自厂商提供的车身风阻系数值。这个数据基本能反映出车身受空气阻力的情况,而风阻系数又是何方神圣?其实风阻系数(coefficient of drag,简称Cd)又称空气阻力系数,就是衡量空气阻力大小的一个数值而已,两者成正比!你也可以简单理解为,一辆车风阻系数越大,行驶时受到的阻力也就越大。

汽车空气动力学设计在全球量产车的风阻系数排名中奔驰CLA凭借0.22的风阻系数排名第一,随后依次为2016奥迪A4奔驰新E级(风阻系数0.23),以及特斯拉 Model S(风阻系数0.24)。

  怎样测试?

  明白了什么是汽车空气动力学,以及它的具体作用之后,想必很多人对如何测试车辆的风阻系数感兴趣,那么我们就简单看看测试这些事儿。首当其冲的便是“风洞实验”,顾名思义风洞就是个洞,但这是一个可以随时制造风速的洞。

汽车空气动力学设计风洞实验可以准确测试出车身周围的流场(某一时刻气流运动的空间分布)。

汽车空气动力学设计在风洞实验中,并不是直接用实车进行测试,而是先用小模型测试,这样不仅可以节省制作费用,还便于在发现问题后及时进行修改。

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