汽車空氣動力學講ppt課件(已修改)
2025-05-24 12:17 本頁面
【正文】 中國汽車工程論壇汽車空氣動力學講稿 ?中國汽車工程論壇歡迎大家的到來！ ? 資料來源網(wǎng)絡，由中國汽車工程論壇整理發(fā)布，服務大家。 版權歸原作者所有，資料僅用于學習交流，請勿用于商業(yè)。 中國汽車工程論壇汽車空氣動力學概述 汽車空氣動力學是研究汽車與周圍空氣在相對運動時兩者之間相互作用力的關系及運動規(guī)律的學科，它屬于流體力學的一個重要部分。 汽車向前行使時與空氣產(chǎn)生復雜的相互作用，對汽車的行使狀態(tài)影響很大，特別是汽車高速行使時會承受強大的氣動力作用。眾所周知，汽車行使時受到的氣動力是與汽車速度平方成正比，而汽車克服氣動阻力所消耗的功率和燃料是隨車速的三次方急劇增加的，因此，使汽車具有 中國汽車工程論壇良好 的形狀以降低汽車的氣動阻力，不但可以提高汽車的動力性，而且還可以提高汽車的燃料經(jīng)濟性。對于高速汽車來說，空氣動力穩(wěn)定性是汽車高速安全行使的前提。 隨著汽車工業(yè)發(fā)展與汽車行駛速度日益提高，汽車空氣動力學亦愈來愈受到重視，其研究工作日益深入，汽車空氣動力學已發(fā)展成為流體力學一個重要分支學科。汽車空氣動力學與航空、船舶、鐵路車輛，在研究流場、空氣動力學方面有許多相似之處，但是汽車行駛在地面上是種鈍頭體，汽車行駛狀態(tài)異常復雜，因而汽車空氣動力學亦區(qū)別于上述分支學科， 中國汽車工程論壇具有自身的特點。例如：汽車空氣動力學與航空空氣動力學有著非常相似之處，都需要降低氣動阻力并保持行駛穩(wěn)定性或飛行穩(wěn)定性，從而得到良好的行駛性能或飛行性能。另外，航空動力學僅承受空氣動力學；汽車行駛在地面，除空氣動力學外，還受地面?zhèn)鱽淼母鞣N力，汽車底部的氣流狀況與飛機底部完全不同；汽車與飛機在處理升力問題上差別很大；此外飛機速度接近或超過聲速，而汽車的速度遠小于聲速，在研究空氣動力性質(zhì)和基本假設是不同的。 中國汽車工程論壇氣動六分力與坐標系 汽車在行使時，受到氣流的氣動力作用，該作用力在汽車上的作用點，我們通常稱作為風壓中心，記作 ，由于汽車外型的對稱性，風壓中心在汽車的對稱平面內(nèi)，但它不一定與重心（ CG）重合。 為了研究方便，建立一套坐標系，通常把汽車空氣動力坐標系原點設在車輛縱向?qū)ΨQ面與地面的交線上，前后軸中點處。規(guī)定三個力和三個力矩方向如圖 31所示。上述三個力和三個力矩統(tǒng)稱為六分力，六分力的數(shù)值就是 氣 中國汽車工程論壇圖 31 汽車空氣動力坐標系 中國汽車工程論壇動力合力在這個坐標系上的分解。 為了評價汽車的空氣動力性能，引入氣動力系數(shù)的概念。如氣動阻力系數(shù) CX定義為： AV21FC2rXX????正投影面積動壓氣動阻力 (31) 式中， FX為 X向氣動阻力； ρ 為空氣密度； Vr為汽車與空氣相對速度； A為汽車的正投影面積。 中國汽車工程論壇氣動阻力系數(shù)是一個無量綱數(shù)，它代表了氣動阻力與氣流能量之比。對于其它氣動力系數(shù)也類似，對于氣動力矩系，上式應除以一個特征長度單位，使其成為無因次量，例如側傾力矩系數(shù) CMx ALV21MC2rXMX??(32) 式中， L為汽車特征長度（如軸距 L）。 表 31給出了六分力的名稱及系數(shù)公式。 應該指出的是，汽車正投影面積 A應包括 車身、輪胎、發(fā)動機及底盤等零件的前視 投影。 中國汽車工程論壇名 稱 代 號 美日規(guī)定 德國規(guī)定 系數(shù)公式 氣動阻力 Drag FX(CX) D(CD) D(CD) 側向力 Side force FY(CY) S(CS) Y(CY) 升力 Lift FZ(CZ) L(CL) L(CL) 側傾力矩Rolling moment MX(CMX) MR(CRM) R(CR) 俯仰力矩Pitching moment MY(CMY) MP(CPM) M(CM) 橫擺力矩Yawing moment MZ(CMZ) MY(CYM) N(CCN) AV21FC2rXX??AV21FC2rYY??AV21FC2rZZ??ALV21MC2rXMX??ALV21MC2rYMY??ALV21MC2rZMZ??表 31 六分力名稱及系數(shù)公式 中國汽車工程論壇 氣動阻力 空氣作用于車身的向后的縱向分力稱為氣動阻力，這種阻力與車速平方成正比，為了克服氣動阻力所消耗的功率和燃料是隨車速的三次方急劇增加的，當車速超過 100km/h時，發(fā)動機功率有 80%用來克服氣動阻力，要消耗很多燃料，在高速行使時，如能減少 10%的氣動阻力，就可使燃料經(jīng)濟性提高百分之幾十，當前汽車設計師十分重視氣動阻力系數(shù) Cx，因為它直接關系到汽車動力性，經(jīng)濟性和輕量化帶來很多好處。 中國汽車工程論壇氣動阻力由五部分組成： 1． 形狀阻力 ， 占總阻力 58%； 2． 摩擦阻力 ， 占總阻力 9%； 3． 誘導阻力 ， 占總阻力 7%； 4． 干擾阻力 ， 占總阻力 14%； 5． 內(nèi)循環(huán)阻力 ， 占總阻力 12%。 中國汽車工程論壇 形狀阻力 當汽車行使時，氣流流經(jīng)汽車表面過程，在汽車表面局部氣流速度急劇變化部位會產(chǎn)生渦流，
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