畢業(yè)論文--小轎車(chē)高速行駛空氣阻力特性研究

1、<p><b>　　摘 要</b></p><p>　　汽車(chē)車(chē)速的提高受到許多因素的制約。根據(jù)汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的原理,汽車(chē)行駛時(shí)的空氣阻力是一個(gè)不可忽視的關(guān)鍵因素,并且空氣阻力的影響因素也是多方面的。為了提高汽車(chē)的行車(chē)速度,從汽車(chē)空氣阻力空氣阻力的影響因素出發(fā),分汽車(chē)迎風(fēng)面積和空氣阻力系數(shù)兩個(gè)方面,說(shuō)明了降低汽車(chē)空氣阻力與提高車(chē)速的理論基礎(chǔ)。并引用具體事例及試驗(yàn)數(shù)據(jù),對(duì)汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)

2、計(jì)(分前部、中部、后部)進(jìn)行了分析改進(jìn),以期探討降低汽車(chē)空氣阻力的措施和方法,從而達(dá)到提高車(chē)速的目的。</p><p>　　關(guān)鍵詞: 汽車(chē);車(chē)身結(jié)構(gòu);空氣阻力;</p><p><b>　　Abstrat</b></p><p>　　The improvement of vehicle speed is restricted by many f

3、actors. According to the principle of aerodynamics, the air resistance when the automobile runs is a key factor that can not be ignored, and the influence of the air resistance factors are in many aspects. In order to im

4、prove the speed of the car, starting from the influencing factors of automobile air resistance and air resistance, divided into two parts for automotive frontal area and air resistance coefficient, illustrates the theore

5、tica</p><p>　　Keywords: automobile body structure; air resistance;</p><p><b>　　目 錄</b></p><p><b>　　摘 要1</b></p><p><b>　　前 言3</b>

6、</p><p><b>　　1 空氣阻力5</b></p><p>　　1.1空氣阻力的概念及分類(lèi)5</p><p>　　1.2 摩擦阻力...................................................... 5</p><p>　　1.3 壓力阻力5</p>

7、<p>　　1.4 形狀阻力5</p><p>　　1.5 干擾阻力5</p><p>　　1.6內(nèi)循環(huán)阻力5</p><p><b>　　1.7誘導(dǎo)阻力5</b></p><p>　　2 降低汽車(chē)空氣阻力的措施和方法5</p><p>　　2.1 降低汽車(chē)空氣阻力系數(shù)的意義

8、6</p><p>　　2.2 汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)要求7</p><p><b>　　2.3 擾流器8</b></p><p>　　2.4 汽車(chē)加裝尾翼法8</p><p>　　2.5 新型涂料法9</p><p>　　2.6 新型噴射系統(tǒng)9</p><p><

9、b>　　結(jié) 論10</b></p><p><b>　　參考文獻(xiàn)11</b></p><p><b>　　致 謝12</b></p><p><b>　　前 言</b></p><p>　　汽車(chē)問(wèn)世后的100多年間,科技突飛猛進(jìn),時(shí)至今日,已成為集當(dāng)

10、代高科技于一身且與人類(lèi)生活息息相關(guān)的時(shí)代驕子。尤其是近年來(lái),國(guó)家加大交通設(shè)施的投資力度,高速公路等交通網(wǎng)絡(luò)四通八達(dá),大大縮短了城市之間的距離,方便了人們的日常生活。欣喜之余,能否進(jìn)一步提高汽車(chē)車(chē)速擺在了每一個(gè)汽車(chē)工作者的面前。隨著汽車(chē)速度的不斷提高，隨之出現(xiàn)的與汽車(chē)氣動(dòng)性能有關(guān)的問(wèn)題也越來(lái)越多，如空氣阻力（當(dāng)車(chē)速達(dá)到250～300km/h時(shí)，空氣阻力占總阻力的50%以上）、氣動(dòng)噪聲以及對(duì)周?chē)h(huán)境的影響等，均與汽車(chē)外形的流線(xiàn)程度有關(guān)。為此

11、，還必須進(jìn)一步優(yōu)化車(chē)體外形，減少空氣阻力等對(duì)汽車(chē)的影響。從時(shí)速不超過(guò)50km/h的馬車(chē)型汽車(chē)，發(fā)展到現(xiàn)在的流線(xiàn)型汽車(chē)時(shí)速可以達(dá)到200～300km/h，百年的汽車(chē)發(fā)展給人類(lèi)社會(huì)帶來(lái)了巨大而深刻的變化。為此,本文將對(duì)汽車(chē)行駛時(shí)的空氣阻力這一不可忽視的關(guān)鍵因素進(jìn)行具體分析,以期探討降低汽車(chē)空氣阻力,提高汽車(chē)車(chē)速的措施和方法。</p><p>　　小轎車(chē)在高速行駛中所受空氣阻力主要包括以下幾種：</p>

12、<p><b>　　摩擦阻力</b></p><p><b>　　壓力阻力</b></p><p><b>　　形狀阻力</b></p><p><b>　　干擾阻力</b></p><p><b>　　內(nèi)循環(huán)阻力</b>&

13、lt;/p><p><b>　　誘導(dǎo)阻力</b></p><p>　　針對(duì)汽車(chē)高速行駛的空氣阻力的的特點(diǎn)，就對(duì)應(yīng)解決降低汽車(chē)空氣阻力的辦法，其中有：</p><p><b>　　汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)</b></p><p><b>　　汽車(chē)加裝尾翼法</b></p><

14、;p><b>　　新型涂料法</b></p><p><b>　　新型噴射系統(tǒng)</b></p><p><b>　　1 空氣阻力</b></p><p>　　1．1空氣阻力的概念及分類(lèi)：</p><p>　　空氣阻力指空氣對(duì)運(yùn)動(dòng)物體的阻礙力，是運(yùn)動(dòng)物體受到空氣的彈力而產(chǎn)生

15、的。物體在運(yùn)行時(shí)，由于前面的空氣被壓縮，兩側(cè)表面與空氣的摩擦，以及尾部后面的空間成為部分真空，這些作用所引起的阻力。在逆風(fēng)運(yùn)行時(shí)，還要把風(fēng)力附加在內(nèi)。 </p><p>　　空氣阻力是汽車(chē)在空氣介質(zhì)中行駛，汽車(chē)相對(duì)于空氣運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣作用力在行駛方向形成的分力，與汽車(chē)速度的平方成正比，車(chē)速越快阻力越大。如果空氣阻力占汽車(chē)行駛阻力的比率很大，則會(huì)增加汽車(chē)燃油消耗量或嚴(yán)重影響汽車(chē)的動(dòng)力性能。</p>

16、<p>　　在一級(jí)方程式賽車(chē)界中有這么一句話(huà)：“誰(shuí)控制好空氣，誰(shuí)就能贏(yíng)得比賽！”。追求最佳的空氣動(dòng)力是現(xiàn)代一級(jí)方程式賽車(chē)中最重要的部分之一。在時(shí)速達(dá)300km以上的賽車(chē)世界中，空氣在很大程度上決定了賽車(chē)的速度?？諝鈩?dòng)力中，要考慮的要素簡(jiǎn)而言之有兩點(diǎn)。1：減少空氣阻力；2：增加把賽車(chē)下壓的下壓力?？諝庾枇υ叫≠愜?chē)的速度越能越快，下壓力越大賽車(chē)在彎道時(shí)的速度就越快?？諝鈩?dòng)力學(xué)簡(jiǎn)單說(shuō)就是如何取決在某些時(shí)候這兩個(gè)完全相反的力的最佳平

17、衡。實(shí)際操作時(shí)要與環(huán)境因素造成的氣流量的壓強(qiáng)掛鉤。 否則你將區(qū)別不出什么是空氣動(dòng)力和空氣阻力。</p><p>　　空氣阻力是汽車(chē)行駛時(shí)所遇到最大的也是最重要的外力?？諝庾枇ο禂?shù)，又稱(chēng)風(fēng)阻系數(shù)，是計(jì)算汽車(chē)空氣阻力的一個(gè)重要系數(shù)。它是通過(guò)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)和下滑實(shí)驗(yàn)所確定的一個(gè)數(shù)學(xué)參數(shù), 用它可以計(jì)算出汽車(chē)在行駛時(shí)的空氣阻力。風(fēng)阻系數(shù)的大小取決于汽車(chē)的外形.風(fēng)阻系數(shù)愈大,則空氣阻力愈大.現(xiàn)代汽車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)一般在0.3-0.5

18、之間。</p><p>　　風(fēng)阻是車(chē)輛行駛時(shí)來(lái)自空氣的阻力，一般空氣阻力有好幾種形式，其中一種是氣流撞擊車(chē)輛正面所產(chǎn)生的阻力，就像拿一塊木板頂風(fēng)而行，所受到的阻力幾乎都是氣流撞擊所產(chǎn)生的阻力。還有就是摩擦阻力，空氣與劃過(guò)車(chē)身一樣會(huì)產(chǎn)生摩擦力，然而以一般車(chē)輛能行駛的最快速度來(lái)說(shuō)，摩擦阻力小到幾乎可以忽略。另外還有外型阻力，一般來(lái)說(shuō)，車(chē)輛高速行駛時(shí)，外型阻力是最主要的空氣阻力來(lái)源。外型所造成的阻力來(lái)自車(chē)后方的真空區(qū)，

19、真空區(qū)越大，阻力就越大。 一般來(lái)說(shuō)，三廂式的房車(chē)之外型阻力會(huì)比掀背式休旅車(chē)小。</p><p>　　車(chē)輛在行駛時(shí)，所要克服的阻力有機(jī)件損耗阻力、輪胎產(chǎn)生的滾動(dòng)阻力(一般也稱(chēng)做路阻)及空氣阻力。 隨著車(chē)輛行駛速度的增加，空氣阻力也逐漸成為最主要的行車(chē)阻力，在時(shí)速200km/h以上時(shí)，空氣阻力幾乎占所有行車(chē)阻力的85%。 </p><p>　　一般車(chē)輛在前進(jìn)時(shí)，所受到風(fēng)的阻力大致來(lái)自前方，除非

20、側(cè)面風(fēng)速特別大。不然不會(huì)對(duì)車(chē)輛產(chǎn)生太大影響，就算有，也可通過(guò)方向盤(pán)來(lái)修正。風(fēng)阻對(duì)汽車(chē)性能的影響甚大。根據(jù)測(cè)試，當(dāng)一輛轎車(chē)以80公里/時(shí)前進(jìn)時(shí)，有60%的耗油是用來(lái)克服風(fēng)阻的。 風(fēng)阻系數(shù)Cd是衡量一輛汽車(chē)受空氣阻力影響大小的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)阻系數(shù)越小，說(shuō)明它受空氣阻力影響越小，反之亦然，因此說(shuō)風(fēng)阻系數(shù)越小越好。一般來(lái)講，流線(xiàn)性越強(qiáng)的汽車(chē)，其風(fēng)阻系數(shù)越小。 </p><p>　　風(fēng)阻系數(shù)可以通過(guò)風(fēng)洞測(cè)得。當(dāng)車(chē)輛在風(fēng)洞中測(cè)

21、試時(shí)，借由風(fēng)速來(lái)模擬汽車(chē)行駛時(shí)的車(chē)速，再以測(cè)試儀器來(lái)測(cè)知這輛車(chē)需花多少力量來(lái)抵擋這風(fēng)速，使這車(chē)不至于被風(fēng)吹得后退。在測(cè)得所需之力后，再扣除車(chē)輪與地面的摩擦力，剩下的就是風(fēng)阻了，然后再以空氣動(dòng)力學(xué)的公式就可算出所謂的風(fēng)阻系數(shù)。</p><p>　　風(fēng)阻系數(shù)=正面風(fēng)阻力× 2÷(空氣密度x車(chē)頭正面投影面積x車(chē)速平方)。</p><p>　　一輛車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)是固定的，根據(jù)風(fēng)阻

22、系數(shù)即可算出車(chē)輛在各種速度下所受的阻力。</p><p><b>　　1．2摩擦阻力</b></p><p>　　指空氣粘度在車(chē)身表面產(chǎn)生的切向力在行駛方向的分力；該力僅占空氣阻力總額的9%，在航空和航天中其作為重點(diǎn)考慮對(duì)象，在地面一般車(chē)輛中可予以忽略。</p><p><b>　　1．3壓力阻力</b></p>

23、;<p>　　指汽車(chē)外表面大氣作用的法向壓力在行駛方向的分力；根據(jù)阻力源的不同，壓力阻力又分為：形狀阻力、干擾阻力、內(nèi)循環(huán)阻力及誘導(dǎo)阻力。</p><p><b>　　1．4形狀阻力</b></p><p>　　由車(chē)身形狀的不同而產(chǎn)生的空氣阻力（主要由作用在汽車(chē)前、后兩面的壓力差所至），其占空氣阻力總額的58%；</p><p>

24、<b>　　1．5干擾阻力</b></p><p>　　車(chē)身中局部突起部分（如：反光鏡、車(chē)門(mén)把手等）產(chǎn)生的空氣阻力，其占空氣阻力總額的14%；</p><p><b>　　1．6內(nèi)循環(huán)阻力</b></p><p>　　發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)、排氣系統(tǒng)、冷卻系、車(chē)身通風(fēng)系統(tǒng)等所需要和產(chǎn)生的空氣流流經(jīng)車(chē)體內(nèi)部所產(chǎn)生的阻力，其占空氣阻力總額的

25、12%；</p><p><b>　　1．7誘導(dǎo)阻力</b></p><p>　　空氣升力在水平方向的投影（主要由作用在車(chē)身上、下兩面的壓力差所至），其占空氣阻力總額的7%；</p><p>　　2降低汽車(chē)空氣阻力的措施和方法</p><p>　　汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能對(duì)汽車(chē)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性具有重要影響。文中通過(guò)分析

26、汽車(chē)前部、客艙、尾部、底部、附加裝置和車(chē)輪對(duì)汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能的影響,從汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的角度優(yōu)化汽車(chē)造型,進(jìn)而提高汽車(chē)的安全性、經(jīng)濟(jì)性和舒適性。</p><p>　　汽車(chē)具有良好的空氣動(dòng)力學(xué)性能,有利于提高 汽車(chē)的動(dòng)力性和燃油經(jīng)濟(jì)性、改善汽車(chē)的操縱性和行駛穩(wěn)定性進(jìn)而提高汽車(chē)的安全性、改善汽車(chē)的乘坐舒適性。隨著汽車(chē)設(shè)計(jì)、制造技術(shù)的進(jìn)步和對(duì)汽車(chē)性能的要求越來(lái)越高,汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能已成為汽車(chē)車(chē)身設(shè)計(jì)中必須考慮的重

27、要因素。</p><p>　　通過(guò)改善汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能，比如變化尾翼、底盤(pán)罩、前部進(jìn)風(fēng)口和輪轂帽，都能降低風(fēng)阻系數(shù)。而降低車(chē)身高度，等于減小了截面積，或使車(chē)身更多的覆蓋住輪子，也有利于降低空氣阻力。</p><p>　　2.1汽車(chē)空氣阻力系數(shù)的意義</p><p>　　汽車(chē)的空氣阻力系數(shù)是一種車(chē)型的重要參數(shù)。對(duì)新車(chē)型設(shè)計(jì)和車(chē)型改裝來(lái)說(shuō)，為減少空氣阻力系數(shù)，以獲得

28、良好的汽車(chē)動(dòng)力性和燃料經(jīng)濟(jì)性，是汽車(chē)設(shè)計(jì)者的一項(xiàng)重要工作。</p><p>　　1970年美國(guó)人設(shè)計(jì)了一輛名為/藍(lán)色火焰0(TheblueFlame)的賽車(chē),其最高速度紀(jì)錄已近1000kmPh;1983年英國(guó)/推力2號(hào)0火箭車(chē)在美國(guó)的黑石沙漠創(chuàng)1020kmPh的世界陸地速度記錄;日本近年來(lái)研制成功的磁懸浮列車(chē),其原理就是它們的外形似火箭,迎風(fēng)面積小,速度極快，降低了空氣阻力系數(shù)。從本世紀(jì)初期的汽車(chē)發(fā)展到現(xiàn)在,車(chē)身

29、外形從箱形v甲蟲(chóng)形v船形v魚(yú)形v楔形,其主要目的之一就是降低空氣阻力系數(shù)。</p><p>　　汽車(chē)在行駛中由于空氣阻力的作用，圍繞著汽車(chē)重心同時(shí)產(chǎn)生縱向、側(cè)向和垂直等三個(gè)方向的空氣動(dòng)力量，其中縱向空氣力量是最大的空氣阻力，大約占整體空氣阻力的80%以上。</p><p>　　由于空氣阻力與空氣阻力系數(shù)成正比關(guān)系，現(xiàn)代轎車(chē)為了減少空氣阻力就必須要考慮降低空氣阻力系數(shù)。從20世紀(jì)50年代到7

30、0年代初，轎車(chē)的空氣阻力系數(shù)維持在0.4至0.6之間。70年代能源危機(jī)后，各國(guó)為了進(jìn)一步節(jié)約能源，降低油耗，都致力于降低空氣阻力系數(shù)?，F(xiàn)在轎車(chē)的空氣阻力系數(shù)一般在0.28至0.4之間。</p><p>　　試驗(yàn)表明，空氣阻力系數(shù)每降低10%，燃油節(jié)省7%左右。曾有人對(duì)兩種相同質(zhì)量、相同尺寸；但具有不同空氣阻力系數(shù)(分別是0.44和0.25)的轎車(chē)進(jìn)行比較，以每小時(shí)88km的時(shí)速行駛了100km，燃油消耗后者比前者

31、節(jié)約了1.7L。</p><p>　　小轎車(chē)高速行駛中空氣在汽車(chē)頭部氣流開(kāi)始分流，而汽車(chē)外形的變化使流速開(kāi)始加快。在汽車(chē)的頂部和底部產(chǎn)生高速區(qū)，且在車(chē)頂部分產(chǎn)生最高流速，然后開(kāi)始逐漸回落。汽車(chē)尾流中有縱向的渦流產(chǎn)生，隨尾流的發(fā)展，渦流由強(qiáng)到弱，渦心降低（逐漸接近軌面），渦核向外移動(dòng)。通過(guò)比較，流線(xiàn)型車(chē)型優(yōu)于其他車(chē)型，且在低速和高速時(shí)都有較好的空氣動(dòng)力性能。故在汽車(chē)外形發(fā)展設(shè)計(jì)研究時(shí)，應(yīng)盡量將汽車(chē)外形設(shè)計(jì)成流線(xiàn)型，

32、外形曲面曲率不應(yīng)出現(xiàn)突變或變化過(guò)大，避免產(chǎn)生流動(dòng)分離。</p><p>　　針對(duì)摩擦阻力、誘導(dǎo)阻力，轎車(chē)車(chē)身應(yīng)該盡量設(shè)計(jì)成流線(xiàn)型，橫向截面面積不要太大，車(chē)身各部分用適當(dāng)?shù)膱A弧過(guò)渡，盡量減少突出車(chē)身的附件，前臉、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、前擋風(fēng)玻璃適當(dāng)向后傾斜，后窗、后頂蓋的長(zhǎng)度、傾角的設(shè)計(jì)要適當(dāng)。此外，還可以在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b導(dǎo)流板或 擾流板。通過(guò)研究汽車(chē)外部的氣流規(guī)律，不僅可以設(shè)計(jì)出更加合理的車(chē)身結(jié)構(gòu)，還可以巧妙地引導(dǎo)氣流，適

33、當(dāng)利用局部氣流的沖刷作用減少車(chē)身上的塵土沉積。</p><p>　　針對(duì)形狀阻力、內(nèi)循環(huán)阻力阻力，要設(shè)法降低行駛中的升力，包括使弦線(xiàn)前低后高，底版尾部適當(dāng)上翹，安裝導(dǎo)流板和擾流板等措施。一部分外部氣流被引進(jìn)汽車(chē)內(nèi)部，可能會(huì)在一定程度上減少了外部氣流對(duì)汽車(chē)的阻力，但氣流在流經(jīng)內(nèi)部氣道時(shí)也產(chǎn)生的摩擦、旋渦損失。研究汽車(chē)內(nèi)部的氣流規(guī)律，可以盡量減少內(nèi)部氣阻，有效地進(jìn)行冷卻和通風(fēng)。利用氣流分布規(guī)律，還可以巧妙地把發(fā)動(dòng)機(jī)的

34、進(jìn)氣口安排在高壓區(qū)，提高進(jìn)氣效率，減少高壓區(qū)附近的渦流，同時(shí)把排氣口安排在低壓區(qū)，使排氣更加順暢。</p><p>　　2.2 汽車(chē)車(chē)身的設(shè)計(jì)要求</p><p><b>　　2.2.1汽車(chē)前部</b></p><p>　　車(chē)頭造型中影響汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能的因素很多, 如車(chē)頭邊角、車(chē)頭形狀、車(chē)頭高度、發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗造型、前凸起唇及前保險(xiǎn)杠的形

35、狀與位置、進(jìn)氣口大小和格柵形狀等。車(chē)頭邊角主要是指車(chē)頭上緣邊角和橫向兩側(cè)邊角。對(duì)于非流線(xiàn)型車(chē)頭, 存在一定程度的尖銳邊角會(huì)產(chǎn)生有利于減少氣動(dòng)阻力的車(chē)頭負(fù)壓區(qū); 車(chē)頭橫向邊角倒圓角, 也有利于產(chǎn)生減小氣動(dòng)阻力的車(chē)頭負(fù)壓區(qū), 圓角與阻力的關(guān)系r / b= 0. 045( r 為車(chē)頭橫向邊角倒圓角半徑, b 為車(chē)寬) 時(shí), 即可保持空氣流動(dòng)的連續(xù); 整體弧面車(chē)頭產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力比車(chē)頭邊角倒圓產(chǎn)生的氣動(dòng)阻力?。卉?chē)頭頭緣位置較低的下凸型車(chē)頭的氣動(dòng)阻

36、力系數(shù)最小。但氣動(dòng)阻力系數(shù)不是越低越好, 因?yàn)榈偷揭欢ǔ潭群? 車(chē)頭阻力系數(shù)不再變化, 車(chē)頭頭緣的最大離地間隙越小, 則引起的氣動(dòng)升力越小, 甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。增加下緣凸起唇, 氣動(dòng)阻力變小, 減小的程度與唇的位置有關(guān)。發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗的設(shè)計(jì)可以改變?cè)俑街c(diǎn)的位置, 從而影響汽車(chē)的氣動(dòng)特性。例，以2塊相交成一定角度的平板模擬汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)罩與前風(fēng)窗的實(shí)驗(yàn)研究表明, 分離點(diǎn)S 的位置X / c 與再附著點(diǎn)R 的位置X / d 具有對(duì)稱(chēng)性,&

37、lt;/p><p>　　汽車(chē)前端形狀對(duì)汽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)性能具有重要影響。前端凸且高, 不僅會(huì)產(chǎn)生較大的氣動(dòng)阻力,而且還將在車(chē)頭上部形成較大的局部負(fù)升力區(qū)。具有較大傾斜角度的車(chē)頭可以達(dá)到減小氣動(dòng)升力乃至產(chǎn)生負(fù)升力的效果。</p><p><b>　　2.2.2汽車(chē)客艙</b></p><p>　　前立柱上的凹槽、小臺(tái)面和細(xì)棱角處理不當(dāng), 將導(dǎo)致較大的

38、氣動(dòng)阻力、較嚴(yán)重的氣動(dòng)噪聲和側(cè)窗污染, 因此, 應(yīng)設(shè)計(jì)成圓滑過(guò)渡的外形。英國(guó)White于1967 年根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果對(duì)氣動(dòng)阻力影響最關(guān)鍵的車(chē)身外形參數(shù)進(jìn)行分級(jí), 具有重大實(shí)際指導(dǎo)作用。轎車(chē)側(cè)壁略外鼓, 將增加氣動(dòng)阻力, 但有利于降低氣動(dòng)阻力系數(shù); 外鼓系數(shù)( 外鼓尺寸與跨度之比) 應(yīng)避免處于0. 02~ 0. 04。頂蓋有適當(dāng)?shù)纳蠑_系數(shù)( 上鼓尺寸與跨度之比) , 有利于減小氣動(dòng)阻力、綜合氣動(dòng)阻力系數(shù)、氣動(dòng)阻力、工藝、剛度和強(qiáng)度等方面因素,

39、頂蓋的上擾系數(shù)應(yīng)在0. 06 以下。對(duì)階背式轎車(chē)而言, 客艙長(zhǎng)度與軸距之比由0. 93 增至1. 17, 會(huì)較大程度地減小氣動(dòng)升力系數(shù)。但發(fā)動(dòng)機(jī)罩的長(zhǎng)度與軸距之比對(duì)氣動(dòng)升力系數(shù)影響不大。</p><p><b>　　2.2.3汽車(chē)尾部</b></p><p>　　車(chē)身尾部造型中影響氣動(dòng)阻力的因素主要有后風(fēng)窗的斜度( 后風(fēng)窗弦線(xiàn)與水平線(xiàn)的夾角) 與三維曲率、尾部造型式樣

40、、車(chē)尾高度及尾部橫向收縮。后風(fēng)窗斜度對(duì)氣動(dòng)阻力的影響較大 , 對(duì)斜背式轎車(chē), 斜度等于30􀀂時(shí), 阻力系數(shù)最大; 斜度小于30􀀂時(shí), 阻力系數(shù)較小。后擋風(fēng)玻璃的傾斜角一般以控制在25􀀂之內(nèi)為宜; 后風(fēng)窗與車(chē)頂?shù)膴A角為28􀀂~ 32􀀂時(shí), 車(chē)尾將介于穩(wěn)定和不穩(wěn)定的邊緣。典型的尾部造型有斜背式、階背式和方( 平) 背式。由于具體后部造型與氣流狀態(tài)的復(fù)雜

41、性, 一般很難確切地?cái)嘌晕膊吭煨褪綐拥膬?yōu)劣, 但從理論上說(shuō), 小斜背( 角度小于30􀀂) 具有較小的氣動(dòng)阻力系數(shù)。流線(xiàn)型車(chē)尾的汽車(chē)存在最佳車(chē)尾高度, 此狀態(tài)下, 氣動(dòng)阻力系數(shù)最小, 此高度需要根據(jù)具體車(chē)型及結(jié)構(gòu)要求而定。后車(chē)體橫向收縮可以減小截面面積, 一定程度的后車(chē)體的橫向收縮對(duì)降低氣動(dòng)阻力系數(shù)有益, 但過(guò)多的收縮會(huì)引起氣動(dòng)阻力系數(shù)增加。收縮程度因具體車(chē)型而定。車(chē)尾最大離地間隙越大, 車(chē)尾底部的流線(xiàn)越不明顯, 則氣動(dòng)

42、升力越小, 甚至可以產(chǎn)生負(fù)升力。長(zhǎng)尾車(chē)可能產(chǎn)生較大的橫擺力矩, 而切尾的快背式汽車(chē)的橫擺力矩并不大, 可以通過(guò)</p><p><b>　　2.2.4汽車(chē)底部</b></p><p>　　一般隨車(chē)身底部離地高度的增加, 氣動(dòng)阻力系數(shù)有所減小, 但高度過(guò)小, 將增加氣動(dòng)升力, 影響操縱穩(wěn)定性及制動(dòng)性; 另外, 確定離地高度時(shí), 還要考慮汽車(chē)的通過(guò)性與汽車(chē)重心高度。車(chē)身底

43、部縱傾角對(duì)氣動(dòng)阻力影響較大, 縱傾角越大, 氣動(dòng)阻力系數(shù)越大, 故底板應(yīng)盡量具有負(fù)的縱傾角, 將底板做成前低后高的形狀有利于減小氣動(dòng)升力。車(chē)身底板適度的縱向曲率( 用彎度線(xiàn)與直線(xiàn)的最大高度差h 與直線(xiàn)長(zhǎng)度L 之比為彎度來(lái)描述) 可以降低平均壓力 , 相應(yīng)地減小氣動(dòng)升力; 適度的車(chē)身底板橫向曲率可以減小氣動(dòng)阻力, 但太大, 可能引起底部橫向氣流與側(cè)面氣流相干擾。合適的后部離去角, 也可能減小空氣阻力。</p><p&g

44、t;<b>　　2.2.5汽車(chē)車(chē)輪</b></p><p>　　車(chē)身主體與車(chē)輪之間存在很大的相互干涉, 被輪腔覆蓋的車(chē)輪的車(chē)輪- 輪腔特性參數(shù)( 被輪腔所覆蓋的車(chē)輪高度h 與車(chē)輪直徑D 的比值) 對(duì)氣動(dòng)阻力的影響如圖4所示。h/ D< 0. 75時(shí), h/ D 越大, 則氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)越小; h/ D = 0. 75時(shí), 氣動(dòng)阻力系數(shù)和氣動(dòng)升力系數(shù)最小; h/ D >

45、 0. 75時(shí), 氣動(dòng)阻力系數(shù)回升。適度加寬輪胎對(duì)氣動(dòng)阻力系數(shù)有利, 但不宜過(guò)寬, 存在一個(gè)最佳寬度。不同形狀的車(chē)輪輻板及車(chē)輪輻板上開(kāi)孔面積的布置方式對(duì)氣動(dòng)性能有很大影響, 在總開(kāi)孔面積相同的情況下,適當(dāng)增加開(kāi)孔數(shù)有利于改善氣動(dòng)性能。</p><p><b>　　2.3擾流器</b></p><p>　　擾流器通過(guò)對(duì)流場(chǎng)的干涉, 調(diào)整汽車(chē)表面壓強(qiáng)分布, 以達(dá)到減小氣動(dòng)

46、阻力和氣動(dòng)升力的目的。前擾流器( 車(chē)底前部) 的適當(dāng)高度、位置和大小對(duì)減小氣動(dòng)阻力和氣動(dòng)升力至關(guān)重要。目前, 大多將前保險(xiǎn)杠位置下移并加裝車(chē)頭下緣凸起唇, 以起到前擾流器的作用。后擾流器( 車(chē)尾上部) 的形狀、尺寸和安裝位置對(duì)減小氣動(dòng)阻力及氣動(dòng)升力也非常重要,但后擾流器對(duì)氣流到達(dá)擾流器之前就已分離的后背無(wú)效。有的把天線(xiàn)外形設(shè)計(jì)成擾流器, 裝在后風(fēng)窗頂部; 在賽車(chē)上設(shè)計(jì)前、后負(fù)升力翼, 以抵消部分升力, 從而改善汽車(chē)轉(zhuǎn)向輪的附著性能。&l

47、t;/p><p>　　2.4汽車(chē)加裝尾翼法</p><p>　　它的主要作用是可以有效地減少轎車(chē)在高速行駛時(shí)的空氣阻力和節(jié)省燃料。汽車(chē)在行駛過(guò)程中阻力可分為縱向、側(cè)向和垂直上升3個(gè)方面的作用力。根據(jù)測(cè)試，當(dāng)一輛車(chē)以80公里/小時(shí)前進(jìn)時(shí)，有60%的耗油是用來(lái)克服縱向風(fēng)阻的。為了有效地減少并克服汽車(chē)高速行駛時(shí)空氣阻力的影響，人們?cè)O(shè)計(jì)使用了汽車(chē)尾翼，其作用就是使空氣對(duì)汽車(chē)產(chǎn)生第四種作用力，即對(duì)地面的

48、附著力，它能抵消一部分升力，控制汽車(chē)上浮，減小風(fēng)阻影響，使汽車(chē)能緊貼著道路行駛，從而提高行駛的穩(wěn)定性。汽車(chē)尾翼形狀尺寸是經(jīng)過(guò)設(shè)計(jì)師精確計(jì)算而確定的，不宜過(guò)大也不宜過(guò)小，不然反而會(huì)增加轎車(chē)的行車(chē)阻力或起不到應(yīng)有的作用。</p><p><b>　　2.5新型涂料法</b></p><p>　　美國(guó)芝加哥市一家化學(xué)公司研制成一種可減少空氣阻力的新型涂料。這種涂料涂在物體表

49、面，會(huì)在被涂復(fù)物表面上形成致密的涂膜，在顯微鏡下觀(guān)看，涂膜的排列象流線(xiàn)形的魚(yú)鱗狀。把這種涂料涂刷在飛機(jī)、汽車(chē)、火車(chē)或其他交通工具上，可以減少行駛時(shí)的空氣阻力，降低燃料消耗。研究表明，非常光滑的表面在氣流和水流中并不是最佳選擇。像鯊魚(yú)那樣有細(xì)微顆粒的皮膚實(shí)際上更有利于在水中滑行。同樣，這樣的皮膚應(yīng)該比光滑的皮膚更符合空氣動(dòng)力學(xué)原理。研究人員希望將來(lái)在汽車(chē)、輪船和飛機(jī)上涂上這樣“粗糙”的表層，減少阻力，節(jié)省燃料。</p>&l

50、t;p><b>　　2.6新型噴射系統(tǒng)</b></p><p>　　法國(guó)雷諾在第76屆日內(nèi)瓦車(chē)展(76th International Geneva Motor Show)上發(fā)表了概念車(chē)“Altic”。該車(chē)配備了可減少空氣阻力的“Synthetic Jet”系統(tǒng)。該技術(shù)的專(zhuān)利由法國(guó)雷諾擁有，能夠調(diào)整高速行駛時(shí)從車(chē)頂脫離后在車(chē)輛后方形成亂流的氣流。該系統(tǒng)在車(chē)頂后端設(shè)計(jì)有寬2mm的縫隙，從

51、車(chē)頂流入縫隙的空氣遇到嵌裝在縫隙內(nèi)的振動(dòng)膜時(shí)就會(huì)被間歇性噴射出去。這樣便可防止氣流脫離車(chē)頂、減小在車(chē)輛后方產(chǎn)生的亂流，從而達(dá)到減小空阻力的目的。在車(chē)速達(dá)到130km/h時(shí)，噴射系統(tǒng)耗電10W可減少15%的空氣阻力。</p><p><b>　　結(jié) 論</b></p><p>　　改善汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)性能,降低小轎車(chē)高速行駛所受空氣阻力，除了優(yōu)化汽車(chē)造型之外, 人們也在

52、尋求其他方法。雖然低阻汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性得以提高, 但任何事物都有兩面性。卡姆認(rèn)為, 對(duì)于流線(xiàn)型汽車(chē), 隨著橫擺角的變化,阻力系數(shù)有很大變化, 即低阻汽車(chē)的側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性差。汽車(chē)設(shè)計(jì)中必須綜合各方面因素, 權(quán)衡利弊, 才能設(shè)計(jì)出高性能的汽車(chē)。</p><p>　　提高汽車(chē)車(chē)速,關(guān)系到與此相關(guān)的諸多因素。如發(fā)動(dòng)機(jī)本身的功率、行車(chē)路況的好壞及行車(chē)環(huán)境、管理等方面,從汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的角度出發(fā),汽車(chē)空氣阻力Fx則是制約車(chē)速

53、v的關(guān)鍵因素。目前國(guó)內(nèi)外的汽車(chē)生產(chǎn)廠(chǎng)家及科研部門(mén)均對(duì)汽車(chē)空氣阻力這一課題相當(dāng)重視,進(jìn)行了大量的(風(fēng)洞)試驗(yàn)研究工作。吉林工業(yè)大學(xué)、清華大學(xué)、湖南大學(xué)等高校以及一汽、二汽等大中型企業(yè),走在我國(guó)汽車(chē)工業(yè)科研開(kāi)發(fā)的最前沿。試驗(yàn)研究表明:當(dāng)汽車(chē)車(chē)速在100kmPh以上時(shí),空氣阻力對(duì)汽車(chē)車(chē)速的再度提高起著至關(guān)重要的制約作用,此時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)輸出功率的80%將 消耗用于克服空氣的阻力。此外,汽車(chē)車(chē)身表面粗糙度、安裝前后擾流器、貨車(chē)安裝導(dǎo)流罩等,都可降低F

54、x。為此,本文著重討論的汽車(chē)空氣阻力的影響因素,分析并提出的在汽車(chē)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)上的一些改進(jìn)措施及其所帶來(lái)的明顯效果,對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)生產(chǎn),尤其是高速車(chē)輛的研制,具有一定的實(shí)用參考價(jià)值。</p><p>　　對(duì)于現(xiàn)在這個(gè)年代，低風(fēng)阻無(wú)疑并不只是一個(gè)車(chē)廠(chǎng)夸耀自己空氣動(dòng)力學(xué)造詣的理由，而是相當(dāng)重要的一項(xiàng)性能。當(dāng)然，現(xiàn)在并不是1990年代初時(shí)候那個(gè)過(guò)于強(qiáng)調(diào)風(fēng)阻系數(shù)，而忽略了車(chē)輛的下壓力的年代了，現(xiàn)在的低風(fēng)阻系數(shù)車(chē)輛并不會(huì)像那個(gè)

55、年代的車(chē)一樣，如果重量較輕就會(huì)發(fā)生“發(fā)飄”的現(xiàn)象。</p><p>　　基本上，主流車(chē)廠(chǎng)在空氣動(dòng)力學(xué)方面的研究在這5至6年里得到了迅猛的發(fā)展（原因很簡(jiǎn)單，內(nèi)燃機(jī)的改進(jìn)在近十年步伐明顯放緩，要想改善汽車(chē)的動(dòng)力表現(xiàn)只有從改善空氣動(dòng)力學(xué)和提高動(dòng)力傳輸效率兩方面入手）。新的量產(chǎn)車(chē)在空氣動(dòng)力學(xué)方面的表現(xiàn)也越來(lái)越好，這也就是說(shuō)新車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)越來(lái)越嚴(yán)謹(jǐn)，隨意的改動(dòng)更加容易破壞汽車(chē)原來(lái)的空氣動(dòng)力學(xué)表現(xiàn)，而非改善！操控性首先

56、講究的是總體的平衡，所有單單改裝車(chē)身套件或者單改其它的空氣動(dòng)力部件很有可能達(dá)到和愿意背道而馳的效果。所有我認(rèn)為，如果要改就一件式一起改，而且不要輕易的加裝車(chē)底的擾流板。</p><p><b>　　參考文獻(xiàn)</b></p><p>　　1 傅立敏.汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1998. </p><p>　　2 黃天澤.汽車(chē)車(chē)身

57、結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1996. </p><p>　　3 王臘九.車(chē)輛檢測(cè)技術(shù)[M].長(zhǎng)沙:長(zhǎng)沙交通學(xué)院出版社,1993.</p><p>　　4 余志生. 汽車(chē)?yán)碚? 第二版) [ M] . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社, 1990.</p><p>　　5 傅立敏. 車(chē)輪輻板開(kāi)孔對(duì)汽車(chē)外流場(chǎng)影響的數(shù)值模擬[ J] . 農(nóng)業(yè)機(jī)械學(xué)報(bào), 2006, 3

58、7( 1) .</p><p>　　6 傅立敏. 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)[ M] . 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社,1998.</p><p>　　7 黃向東. 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)與車(chē)身造型[ M] . 北京: 人民交通出版社, 2002.</p><p><b>　　致 謝</b></p><p>　　畢業(yè)論文暫告收尾，這也意味著我在

59、交通學(xué)院的四年的大學(xué)生活就快走入尾聲，我們的校園生活就要?jiǎng)澤暇涮?hào)，心中是無(wú)盡的難舍與眷戀。從這里走出，對(duì)我的人生來(lái)說(shuō)，將是踏上一個(gè)新的征程，要把所學(xué)的知識(shí)應(yīng)用到實(shí)際工作中去。 </p><p>　　回首四年，取得了些許成績(jī)，生活中有快樂(lè)也有艱辛。感謝老師四年來(lái)對(duì)我孜孜不倦的教誨，對(duì)我成長(zhǎng)的關(guān)心和愛(ài)護(hù)。學(xué)友情深，情同兄妹。三年的風(fēng)風(fēng)雨雨，我們一同走過(guò)，充滿(mǎn)著關(guān)愛(ài)，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。</p>

60、;<p>　　回首既往，自己一生最寶貴的時(shí)光能于這樣的校園之中，能在眾多學(xué)富五車(chē)、才華橫溢的老師們的熏陶下度過(guò)，實(shí)是榮幸之極。在這四年的時(shí)間里，我在學(xué)習(xí)上和思想上都受益非淺。這除了自身努力外，與各位老師、同學(xué)和朋友的關(guān)心、支持和鼓勵(lì)是分不開(kāi)的。</p><p>　　論文的寫(xiě)作是枯燥艱辛而又富有挑戰(zhàn)的。汽車(chē)是理論界一直探討的熱門(mén)話(huà)題，老師的諄諄誘導(dǎo)、同學(xué)的出謀劃策及家長(zhǎng)的支持鼓勵(lì)，是我堅(jiān)持完成論文的動(dòng)

61、力源泉。在此，我特別要感謝我的導(dǎo)師。從論文的選題、文獻(xiàn)的采集、框架的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的布局到最終的論文定稿，從內(nèi)容到格式，從標(biāo)題到標(biāo)點(diǎn)，他都費(fèi)盡心血。沒(méi)有導(dǎo)師的辛勤栽培、孜孜教誨，就沒(méi)有我論文的順利完成。感謝各位同學(xué)，與他們的交流使我受益頗多。最后要感謝我的家人以及我的朋友們對(duì)我的理解、支持、鼓勵(lì)和幫助，正是因?yàn)橛辛怂麄?，我所做的一切才更有意義；也正是因?yàn)橛辛怂麄?，我才有了追求進(jìn)步的勇氣和信心。</p><p>　　時(shí)