第五章汽车空气动力学设计pdf

汽车空气动力学基本理论

第五章、汽车空气动力学设计

主讲人：王金湘

Email：wangjx@

汽车空气动力学基本理论

汽车空气动力学

ch2空气动力学基础

空气的物理属性 气流运动方程 气流粘性性质

Ch6表面污染与气动噪声

Ch5汽车空气动力学设计

汽车气动造型 造型历史演变 造型与气动阻力 造型与流谱 造型与表面压强轿车空气动力学设计

ch3汽车的气动力

气动阻力 气动升力 气动侧力 纵倾气动力矩 横摆气动力矩 侧倾气动力矩

Ch4气动力对汽车性能的影响

汽车动力性 燃油经济性 操纵稳定性

高速直线行驶

赛车空气动力学设计

汽车转向特性

商用车空气动力学设计

汽车空气动力学基本理论

本章概述

气动造型演变历史 最佳气动造型

汽车外部和内部流谱、汽车表面气动压强分布 汽车空气动力学设计原则 轿车空气动力学设计 赛车空气动力学设计

大客车和货车空气动力学设计

本章大作业：以“赛车的空气动力学设计”（学号尾数

为奇数）或“大客车和货车的空气动力学设计”（学号尾数为偶数）为题，在“中国期刊网”、“google学术搜索”或“万方”上查阅资料，做时间约10～15分钟的ppt介绍。要求11月30日之前将ppt发到邮箱wangjx@

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

马车型

1886年的戴姆勒·奔驰1892年的标志汽车

加上车篷挡雨

马车型特点：

无完整车身

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

遮挡风雨——完整封闭车身

CD＝0.6

～

0.7

箱型车

1908～1927的福特T型车1928年英国奥斯汀 第一次采用流水线生产

T型车特点： 共卖了1500多万辆

封闭车身：提高安全性和舒适性 价格低廉，性能稳定

前后翼子板降低风阻 使汽车走进普通家庭

未考虑空气动力学且迎风面积大

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

考虑空气动力学特性的尝试1：航空理论中具有最小风阻的是纺锤形

但是：

风阻系数随相对离地面积减小而增大

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

考虑空气动力学特性的尝试1：具有一定弯度的流线体在相对离地面积小时有比较小的风阻系数

i=a/L

但是：

汽车部件的布置、安装以及乘员空间安排有困难

i=0

i=9％

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

考虑空气动力学特性的尝试1：1921年德国Jaray的J造型专利：在具有一定弯度的翼形上加上半纺锤体体

弯度线

甲壳虫型

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史甲壳虫型汽车

优点：

优美流畅的流线型

两侧完整曲面阻力降低1939～2003年产2300万辆

老甲壳虫CD=0.49

缺点：

上表面弯度导致升力大 车尾造型使气流易分离阻力比较大 后排空间低矮

发动机冷却存在问题

新甲壳虫CD=0.38

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史——其它的J

型车

雪铁龙DS

1955年于巴黎车展初次亮相当天收到12000张订单 仅0.38的风阻系数

1955～1975年，生产了1456115辆

最具世界影响力的“20世纪汽车”排名第三，被誉为“公路女皇”。

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气动造型的演变历史

考虑空气动力学特性的尝试2：

1937年Kamm和Koening同时申请K型车专利

K型车

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

K型车是“快背式”的鼻祖，但快背式到1970年代才出现：

雪铁龙CX

生产年限：1974-1991 1985年7月，参加中国首届上海车展，是法国走进中国市场的第一款车型

大众Scirocco

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

二战后：美国的豪华型

考虑人机工程学和操稳

（三厢）

1952年的福特

优点：

宽敞、舒适、视野好 侧风作用点后移

高度低弯度小，升力减小适用于大型豪华轿车

缺点：高速升力和风阻较大

1956年的雪佛兰

1959年的凯迪拉克

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史

空气动力学特性考虑之三：鱼型车船型车

阶梯状尾部高速时产生涡流

压差阻力大

尾部优化

1952年别克

鱼型车

鱼型车比甲壳虫的优势：

背部更溜滑 侧围更平滑

车身高度更低，横截面小 侧风作用点滞后鱼型车缺点：

高速时气动升力仍较大

老甲壳虫

1963年雪铁龙DS19

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气动造型的演变历史

空气动力学特性考虑之四：楔型车

鱼型车

高速时气动升力仍较大

前、后部优化

楔型车

该方案最早由1963年意大利司蒂

倍克·阿本提设计，却被冷落

1970年雪铁龙SM

奥兹莫比尔，1966～

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气动造型的演变历史

楔型车怎样减小升力？

鱼型车

船型车

甲壳虫型

楔型车

鱼型

船型

升力大小：

甲壳虫>鱼型>船型>楔形

升力随车速变化曲线

汽车空气动力学基本理论

气动造型的演变历史楔型车优点：

车身前部呈尖形且向下倾斜，高速行驶时可

产生向下压力。 车身尾部平直，可减小车顶以后部分的负压，防止后轮飘起。

这种造型最大限度解决了升力问题

保时捷911

楔型车成为高级轿车的基本造型

法拉利521

1996年莲花

汽车空气动力学基本理论

最佳气动造型

未来汽车造型将以空气动力学为主导完全从空气动力学出发，根据风洞试验，确定车身外形，使汽车造型具有优异的空气动力特性，同时又能满足各种使用和生产工艺的严格要求

汽车空气动力学基本理论

最佳气动造型

1976年意大利

最佳气动造型A.Morelli提出

的基本造型的例子

CD＝0.049

整体最优化方法

A.Morelli提出的车身模型CD＝0.16A.Morelli提出考虑更多细节的车身模型CD＝0.17实车CD<0.23

汽车空气动力学基本理论

汽车周围流场

基本流场

A：驻点，高压 B:低压区 C：分离 D：重新附着

CD间为“分离气泡”船型(阶背)三厢较高压 EF：流速较高，低压 F以后：分离，涡流

斜背两厢

再附着

汽车空气动力学基本理论

汽车周围流场

1、斜背型车后风窗倾角和

气流分离的关系：

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/7yem.html