關(guān)于汽車動力學(xué)-空氣動力學(xué)清單
作用在汽車上的空氣力有三種:空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種:縱傾力矩、側(cè)向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面:
1)汽車動力性::汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度;
2)汽車經(jīng)濟性:氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量;
3)汽車操縱穩(wěn)定性:升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識:一臺新車設(shè)計好后,需進(jìn)行風(fēng)洞試驗。風(fēng)洞試驗有模型風(fēng)洞和實車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗。
1)汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞:為試驗真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2)、空氣動力試驗風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞:不能隨意調(diào)節(jié)試驗段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗風(fēng)洞;一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3)可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞;
4)那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗主要研究的問題:1)研究汽車空氣動力特性:汽車的氣動阻力特性和操縱穩(wěn)定性;汽車上的力及力矩;2)通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析,研究汽車各部位的流場;3)發(fā)動機冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性;4)駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力:汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高,空氣阻力所占比例迅速提高。以美國60年代生產(chǎn)的典型轎車為例,車速為每小時60公里時,空氣阻力為行駛總阻力的33%~40%;車速為每小時100公里時,空氣阻力為行駛總阻力的50%~60%;車速為每小時150公里時,空氣阻力為行駛總阻力的70%~75%。
6、汽車行駛時,如何避免浮升力的作用:對付浮升力主要的方法是使用車底擾流板,如我們熟知的“文式管”(Ferrari 360和ENZO屁股下面的喇叭管道)?,F(xiàn)在只有Ferrari 360M 、Lotus Esprit 、Nissan Skyline GT-R還使用這樣的裝置。
另一個主流的做法是在車頭下方加裝一個堅固而比車頭略長的阻流器。就是我們熟稱的氣壩。它可以將氣流引導(dǎo)至引擎蓋上,或者穿越水箱格柵和流過車身。至于車尾部分,其課題主要是如何令氣流順暢的流過車身,車尾的氣流也要盡量保持整齊。
7、汽車上加裝擾流板為何能減少尾部升力:利用擾流板的傾斜度,使風(fēng)力直接產(chǎn)生向下的壓力,如F1賽車尾部的擾流板一般傾斜15度,高速行駛時可達(dá)1000公斤以上的壓力。但是,擾流板同時也增加了風(fēng)阻,如Fl的風(fēng)阻系數(shù)接近1.0(一般轎車為0.3~0.5)。這里就要求在設(shè)計時必須恰到好處,使增加的風(fēng)阻與改善的性能相對非常小。
8、擾流板都有哪些類型:按材質(zhì)來分,目前市場上的擾流板主要有三種:
第一種是以原廠生產(chǎn)的玻璃鋼材質(zhì)的擾流板,相對比較貼合車身的線條。
第二種就是鋁合金的擾流板,給人感覺比較夸張,但導(dǎo)流效果不錯,而且價格適中,不過重量要比其他/9、質(zhì)的擾流板稍重些。
第三種就是最好的擾流板材質(zhì)——碳纖維的擾流板,是高剛性和高耐久性的完美結(jié)合,并廣泛被F1賽車采用,F(xiàn)1賽車上擾流板的空間位置有些是可以調(diào)校的,調(diào)校方式分為手動和自動兩種,其中自動調(diào)校型多了液壓立柱,可根據(jù)車速自動調(diào)整擾流板的角度。一般建議消費者選擇手動調(diào)校型的,液壓自動調(diào)校型的不僅價格較貴,而且不如手動型操作方便。
9、安裝擾流板除了美觀作用外,更大的作用是高速時候為愛車提供必要的穩(wěn)定性。由于大多數(shù)轎車以城市道路行駛為主,車輛根本達(dá)不到擾流板能夠發(fā)揮作用的時速,體積越大,低速阻力就越大,再加上很多車主安裝的是鋁合金擾流板,車身整體重量的增加,也勢必導(dǎo)致油耗的上升。因此這樣做是得不償失的,選擇一個大方得體美觀實用的擾流板才是改裝之真諦?,F(xiàn)在絕大多數(shù)的的車型都是普通轎車,但是很多車主也加裝有擾流板,由于這些車的速度不是很高,因此擾流板很難發(fā)揮實際的作用,而美化車身外觀則成了裝擾流板的最大目的。
10、轎車車身應(yīng)該盡量設(shè)計成流線型,橫向截面面積不要太大,車身各部分用適當(dāng)?shù)膱A弧過渡,盡量減少突出車身的附件,前臉、發(fā)動機艙蓋、前擋風(fēng)玻璃適當(dāng)向后傾斜,后窗、后頂蓋的長度、傾角的設(shè)計要適當(dāng)。此外,還可以在適當(dāng)?shù)奈恢冒惭b導(dǎo)流板或擾流板。通過研究汽車外部的氣流規(guī)律,不僅可以設(shè)計出更加合理的車身結(jié)構(gòu),還可以巧妙地引導(dǎo)氣流,適當(dāng)利用局部氣流的沖刷作用減少車身上的塵土沉積。
11、連續(xù)性方程:
1)對于定常流動,流過流束任一截面的流量彼此相等,即
ρ‘’V1A1= ρ2V2A2 = ······=常數(shù)
對于不可壓縮流體(ρ1= ρ2 = ······=常數(shù)),有
VA1= V2A2 = ······=常數(shù)
連續(xù)性方程是質(zhì)量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。
汽車周圍的空氣壓力變化不大,可近似認(rèn)為空氣密度不變。
2)伯努利方程(Bernoulli’s Law)
對于不可壓縮流體,有:
mgz+mp/ρ+mV²/2=常數(shù)
——流體的重力勢能、壓力勢能、動能之和為一常數(shù)。
氣體的重力很小,若忽略氣體的重力勢能,則
p/ρ+V²/2=常數(shù)
或 p+ρV²/2=常數(shù)
——靜壓力與“動壓力”之和為一常數(shù)。
伯努利方程是能量守恒定律在流體力學(xué)中的表現(xiàn)形式。
流速越大,動壓力越大,壓力(靜壓力)越小。
12、空氣動力學(xué)對汽車性能的影響:
1)對動力性的影響
影響高速時的加速性能;
影響最高車速。
2)對燃油經(jīng)濟性的影響
例:對于CdA=0.8m²的轎車,
v=65km/h時,55%的能量克服空氣阻力;
v=90km/h時,70%的能量克服空氣阻力。
轎車空氣動力性的差異可使空氣阻力相差達(dá)30%,燃油消耗相差達(dá)12%以上。
3)對安全性的影響
高速時的加速性能影響行車的安全;
空氣升力影響汽車操縱穩(wěn)定性和制動性;
空氣動力穩(wěn)定性影響汽車的操縱穩(wěn)定性。
4)對汽車外形演變的影響
汽車的空氣動力特性主要取決于汽車外形;
空氣動力學(xué)影響著人們的審美觀。
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