汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)ppt課件(編輯修改稿)
2025-06-08 08:43 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 11P ?? ??(311) 上式中，前一項(xiàng)為滾動(dòng)阻力公式，它與車(chē)速成正比；后一項(xiàng)為氣動(dòng)阻力功率，它與車(chē)速的三次方成正比。 對(duì)于一般轎車(chē)來(lái)說(shuō)，當(dāng)車(chē)速 Va=65km/h時(shí)，滾動(dòng)阻力功率等于氣動(dòng)阻力功率；當(dāng)車(chē)速再大時(shí)，氣動(dòng)阻力功率迅速上升，往往大于滾動(dòng)阻力功率。可見(jiàn)，當(dāng)汽車(chē)在高速公路上行使時(shí)，降低氣動(dòng)阻力很有現(xiàn)實(shí)意義。 氣動(dòng)阻力與最高車(chē)速的關(guān)系 如果汽車(chē)在水平路面上作等速行使，驅(qū)動(dòng)力全部用來(lái)克服滾動(dòng)阻力和氣動(dòng)阻力，即： 2aXZt AVC21fFGF ???? )()( ZX2a CCAV21Gf ??? ? (312) 在其它因素不變情況下，具有最大驅(qū)動(dòng)力Ftmax時(shí)，可以 獲得最高車(chē)速，由式 (312)得： 21m a xm a x)(21???????????????ZXtaCCAGfFV?(313) 可以看出，當(dāng) Ftmax和 G一定時(shí)，減小氣動(dòng)阻力系數(shù) CX使最高車(chē)速 Vamax提高，或提高升力系數(shù) CZ可以使最大車(chē)速提高。但應(yīng)注意到提高汽車(chē)的升力會(huì)影響到汽車(chē)的穩(wěn)定性，所以不能通過(guò)提高 CZ來(lái)提高 Vamax。 氣動(dòng)阻力對(duì)加速度的影響 加速性能是汽車(chē)的動(dòng)力性指標(biāo)之一，因此我們需要研究氣動(dòng)阻力對(duì)汽車(chē)加速度的影響。為簡(jiǎn)單起見(jiàn)，我們可以利用式（ 311）來(lái)研究這一問(wèn)題。如對(duì)此式兩邊求時(shí)間 t的導(dǎo)數(shù)并加以整理，即可得汽車(chē)加速度： 2233600aXTeaAVCGfdtdPdtdV????(314) 式中， dPe/dt是表示汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨時(shí)間的增長(zhǎng)率，它取決于發(fā)動(dòng)機(jī)功率曲線(xiàn)。其值可由發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)確定。由式（ 314）可知，汽車(chē)的加速能力首先取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的加速性能，其次，汽車(chē)加速度還與汽車(chē)的氣動(dòng)阻力系數(shù) CX近似反比關(guān)系，減小汽車(chē)的空氣阻力，就可以使汽車(chē)的加速度增大。同時(shí)看出，減小汽車(chē)重量 G，也會(huì)有利于汽車(chē)加速度的提高。 氣動(dòng)阻力對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的 影響 汽車(chē)的燃油經(jīng)濟(jì)性常用一定運(yùn)行工況下汽車(chē)行駛百公里的燃油消耗量或一定燃油量能使汽車(chē)行駛的里程來(lái)衡量。在中國(guó)及歐洲，燃油經(jīng)濟(jì)性指標(biāo)的單位為 L/100km，即行駛 100km所消耗的燃油升數(shù)，其數(shù)值越大，汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性越差。美國(guó)為 MPG線(xiàn) mile/USgal， 指的是每加侖燃油能行駛的英里數(shù)，這個(gè)數(shù)值越大，汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性越好。 影響汽車(chē)燃油經(jīng)濟(jì)性的因素包括發(fā)動(dòng)機(jī)性能 、傳動(dòng)系性能 、 汽車(chē)重量 、 汽車(chē)外形 、 輪胎性能 、 行駛車(chē)速 、 擋位選擇和使用保養(yǎng)等 。 下面主要就汽車(chē)外形所決定的氣動(dòng)阻力對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性的影響加以舉例說(shuō)明 ， 此方面進(jìn)一步的論述參見(jiàn)文獻(xiàn) [24]。 氣動(dòng)阻力對(duì)燃油消耗量的影響，是與車(chē)種、行使道路和使用情況有關(guān)，因?yàn)楦鞣N汽車(chē)的氣動(dòng)阻力的大小是各不相同的。 當(dāng)汽車(chē)在丘陵地帶行駛時(shí)，在汽車(chē)上除作用有滾動(dòng)阻力和氣動(dòng)阻力外，還作用有加速阻力和爬坡阻力，這些阻力都要由驅(qū)動(dòng)力來(lái)克服，因而都要消耗燃油，各種車(chē)輛的每 100km的燃油消耗量，以及各種阻力燃油消耗量的百分比例示于 圖 36上。 圖 36 各種車(chē)輛燃油消耗量 由 圖 36可見(jiàn) ， 小型客車(chē)用于克服氣動(dòng)阻力的燃油消耗量的比例最大 ， 其次是普通貨車(chē) 。 前者占總?cè)加拖牧康谋壤秊?50%左右而后者為 32%左右 。 如汽車(chē)在平路上行使，當(dāng)車(chē)速 Va=80～ 100km/h時(shí)，氣動(dòng)阻力占城際客車(chē)總阻力的相當(dāng)大一部分。而市內(nèi)客車(chē)，由于其停車(chē)次數(shù)的增加，平均速度下降而氣動(dòng)阻力也就大大減小。但其加速阻力卻增大很多，因而其氣動(dòng)阻力所占比例較小。 氣動(dòng)阻力系數(shù)降低對(duì)燃油經(jīng)濟(jì)性是很可觀的。圖 37為 AUDI100轎車(chē)的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，例如， Cx從 降到 ，在混合循環(huán)時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性可改善 9%左右，而當(dāng)以 150km/h高速行駛時(shí)，燃油經(jīng)濟(jì)性竟能改善 25%左右。 圖 37氣動(dòng)阻力系數(shù)降低導(dǎo)致的燃油經(jīng)濟(jì)性改善 圖 38半掛車(chē)氣動(dòng)阻力對(duì)燃油消耗量的影響 圖 3 39和 310分別示出了半掛車(chē)、大客車(chē)和輕型客車(chē)在各種道路條件下氣動(dòng)阻力減小帶來(lái)的燃油節(jié)省量。 圖 39大客車(chē)氣動(dòng)阻力對(duì)燃油消耗量的影響 圖 310輕型客車(chē)氣動(dòng)阻力對(duì)燃油消耗量的影響 國(guó)產(chǎn) CA141貨車(chē)曾進(jìn)行了公路實(shí)車(chē)百公里油耗試驗(yàn)，采用加與不加附加裝置對(duì)比試驗(yàn)，得出百公里油耗降低量入表 32所列。結(jié)果表明，加前阻風(fēng)板、蓬和導(dǎo)流罩等空氣動(dòng)力學(xué)附加裝置，可使 CA141油耗降低 2～ 4L/100km。 附加裝置 工 況 加前阻風(fēng) 板 加車(chē)箱及保險(xiǎn)架輔助板 加 蓬 加蓬及導(dǎo) 流罩 滿(mǎn)載 v=45km/h ～ ～ 3～ 3～ 4 空載 v=45km/h ～ ～ 2～ 3 2～ v=60km/h 1～ 2 1～ ～ ～ 表 32 CA141貨車(chē)采用附加裝置后的百公里油耗降低量 （ L/100km） 下面我們舉例計(jì)算一輛 CA14
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