汽車空氣動(dòng)力學(xué)課件

《汽車空氣動(dòng)力學(xué)課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)吳允柱yzwu@jlu.edu.cn第四章汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)4.1汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響4.2汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.3汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)方法4.4最佳氣動(dòng)外形2009-3-264.1汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)汽車性能的影響4.1.1汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)動(dòng)力性的影響汽車空氣動(dòng)力特性是指汽車在流場(chǎng)中所受到的以阻力為主的包括升力、側(cè)向力的三個(gè)氣動(dòng)力及其相應(yīng)的力矩（即六分力）的作用而產(chǎn)生的車身外部和內(nèi)部的氣流特性、側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性、氣動(dòng)噪聲特性、泥土、灰塵的附著和上卷、刮水器上浮以及發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻、駕駛室內(nèi)通風(fēng)、空氣調(diào)節(jié)等特性。評(píng)價(jià)汽車動(dòng)力性的主要指標(biāo)：汽車的最高車速、加

2、速時(shí)間和最大爬坡度2009-3-264.1.1汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)動(dòng)力性的影響氣動(dòng)阻力與最高車速式中——最高車速；Fmax——最大驅(qū)動(dòng)力；G——車重；f——滾動(dòng)阻力系數(shù)；——空氣密度；A——汽車正面投影面積；CD——汽車氣動(dòng)阻力系數(shù)；CL——汽車氣動(dòng)升力系數(shù)。減小CD，增大CL，可提高最高車速由于升力對(duì)汽車操縱穩(wěn)定性的影響，不能簡(jiǎn)單地增大CL2009-3-264.1.1汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)動(dòng)力性的影響氣動(dòng)阻力與汽車加速度——發(fā)動(dòng)機(jī)功率隨時(shí)間的增長(zhǎng)率；——車速；——汽車傳動(dòng)系效率。汽車的加速能力首先取決于發(fā)動(dòng)機(jī)的加速特性，同時(shí)還與汽車的氣動(dòng)阻力系數(shù)CD近似成反比關(guān)系，減小汽車的氣動(dòng)

3、阻力，就可增加汽車的加速度。2009-3-264.1.2汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響氣動(dòng)阻力占總阻力的比例v＝80km/h時(shí)，氣動(dòng)阻力與滾動(dòng)阻力幾乎相等；當(dāng)v=150km/h時(shí)，氣動(dòng)阻力相當(dāng)于滾動(dòng)阻力的2～3倍。2009-3-264.1.2汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響消耗于氣動(dòng)阻力的功率消耗于氣動(dòng)阻力的功率與速度的三次方成正比2009-3-264.1.2汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)經(jīng)濟(jì)性的影響氣動(dòng)阻力與燃料消耗量左圖為各種車輛的每100km的燃料消耗量。小型客車用于克服氣動(dòng)阻力的燃油消耗量為50％左右，比例最大，其次是普通貨車，占32％左右。2009-3-264.1.3汽車空氣動(dòng)力

4、特性對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響升力與縱傾力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響升力和縱傾力矩都將減小汽車的附著力，因而使轉(zhuǎn)向輪失去轉(zhuǎn)向力，使驅(qū)動(dòng)輪失去牽引力，影響汽車的操縱穩(wěn)定性。質(zhì)量輕的汽車，特別是重心靠后的汽車，對(duì)前輪的升力特別敏感。這個(gè)情況對(duì)行駛中的汽車非常危險(xiǎn)，即當(dāng)前輪有升力使汽車上浮時(shí)，升力又隨著車速的增加而繼續(xù)增加，由于前輪失去附著力而使汽車失去控制。為提高車輛高速行駛的直進(jìn)性和側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性，應(yīng)減小升力。升力減小可防止汽車的擺頭，附著力增大使穩(wěn)定性提高。2009-3-264.1.3汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響側(cè)向力及橫擺力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響如果側(cè)向力的合力通過側(cè)向反作用力中心，車輛

5、將保持直線行駛，但相對(duì)原行駛方向會(huì)有偏移。如果側(cè)向力的合力作用在側(cè)向反作用力中心以前時(shí)，車輛將順著風(fēng)的方向轉(zhuǎn)向，并且產(chǎn)生橫擺力矩，使車輛向著風(fēng)的方向擺動(dòng)，造成穩(wěn)定性惡化。為提高汽車的方向穩(wěn)定性，不僅要減少側(cè)向力，而且應(yīng)使側(cè)向力的作用點(diǎn)移向車身后方。2009-3-264.1.3汽車空氣動(dòng)力特性對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響側(cè)傾力矩對(duì)操縱穩(wěn)定性的影響由于來自車身側(cè)面及其周圍氣流的影響，產(chǎn)生了繞x軸的側(cè)傾力矩。這個(gè)力矩通過懸掛系統(tǒng)至車架及左右車輪，引起了車輪負(fù)荷的變化。對(duì)應(yīng)于力矩回轉(zhuǎn)的方向，使一個(gè)車輪負(fù)荷增加，另一個(gè)車輪負(fù)荷減少，從而改變了汽車的轉(zhuǎn)向特性。2009-3-264.1汽車空氣動(dòng)力特

6、性對(duì)汽車性能的影響綜上所述，在激烈的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中，汽車所面臨的首要問題是向汽車空氣動(dòng)力特性的挑戰(zhàn)，因?yàn)橹挥锌諝鈩?dòng)力特性好的汽車，才能保障其具有好的動(dòng)力性、經(jīng)濟(jì)性和操縱穩(wěn)定性以及舒適性，只有最佳氣動(dòng)外形的造型才有生命力；可以說，汽車空氣動(dòng)力特性是決定汽車在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中能否取勝的重要性能。2009-3-264.2汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則4.2.1對(duì)汽車造型的要求：在滿足結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、美學(xué)、人體工程學(xué)（居住性）以及法規(guī)要求的同時(shí)，降低氣動(dòng)阻力是汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)的準(zhǔn)則。機(jī)械工程學(xué)+人體工程學(xué)+美學(xué)+空氣動(dòng)力學(xué)=完美的汽車造型2009-3-264.2汽車空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則汽車造型設(shè)計(jì)與空氣流態(tài)

7、汽車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)就是以滿足氣流沿光滑表面流動(dòng)的創(chuàng)造性的設(shè)計(jì)。氣流沿汽車表面流動(dòng)時(shí)，由于氣流的慣性和粘性，而產(chǎn)生分離、渦流等狀態(tài)，并伴隨產(chǎn)生氣動(dòng)噪聲，同時(shí)氣動(dòng)阻力增加，所以成功的設(shè)計(jì)應(yīng)維持氣流沿汽車光滑的表面流動(dòng)。為設(shè)計(jì)出光滑的汽車車身表面，應(yīng)保證曲線的連續(xù)性、曲線曲率的連續(xù)性，以及線的曲率變化的連續(xù)性。在車身外形設(shè)計(jì)過程中，需反復(fù)修正曲線的連續(xù)性。2009-3-26通過外形的基本構(gòu)思和空氣動(dòng)力特性最佳處理這兩個(gè)過程，巧妙地運(yùn)用曲線的特性，在符合美學(xué)要求的前提下進(jìn)行汽車的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)，這是汽車空氣動(dòng)