汽车上的空气动力学原理是什么？

Question

如题所述

Answer 1

　　：

　　空气动力学，简单地讲就是：物体在空气中或任何流体中所受到的各种外力，并根据在实验测试中所得到的数据资料来修改物体的外观或形状，使之达到人们所需求的特性。汽车在生产的过程当中考虑油耗值是非常关键，而空气这项指标有较大的影响。

　　“流体力学”中把流体的空间叫“流场”，流场中任一点的参数均不随时间变化，则这种流动称为“定常流”，否则为“非定常流”。相关空气动力学计算公式有：

　　

  　　  è¿žç»­æ€§æ–¹ç¨‹ï¼š

　　ρ1V1A1=ρ2V2A2=C1

　　ρ1ρ2－1、2 截面上的平均密度

　　V1V2－1、2 截面上的平均流速

　　A1A2—1、2截面上的截面积

　　C2-常数

  　　  ä¼¯åŠªé‡Œæ–¹ç¨‹ï¼š

　　流体力学中将与流体的质量成正比的力称为质量力或者是体积力。重力场中就称为质量力，当忽略质量力的力项，不可压缩流体作定常流动时，流体流动的速度和压强也存在一定的关系。

　　P +1/2ρV2= P0

　　P-流体静压力

　　V-流体流动的速度

　　P0-总压

　　

　　

　　经济性：部件所受的“空气阻力”和与空气的“相对速度”平方成正比：车辆的速度越快空气阻力越大。汽车如果保持一定行驶速度，相应发动机就得消耗一定比例的燃油，使之能与“空气阻力”形成抗衡。

　　故车辆的外型设计是否符合相关空气动力学很重要，否则汽车在“稳定性”及燃油的“经济性”上等方面会会大打折扣。

　　

　　部件控制：对汽车发动机的冷却，车厢里的通风换气，车身外表面的清洁，气流噪声，车身表面覆盖件的振动，甚至刮水器的性能等方面的影响。

　　节能性：主要取决于它的风阻系数：车辆在行驶时所受阻力主要来自前方，同时侧向也具有一定阻力。风阻系数是一个固定值，每～辆车都有它的风阻系数，在算出风阻系数后，就可由此数字算出车辆在各种速度中所受到的空气阻力，从而合理控制发动机的输出，达到一定的燃油经济性。

　　稳定性：取决于它的阻力系数。车辆在行驶当时有些气流从车底穿过，而这气流的密度大于从车顶飘过的气流时车辆伴有“发飘”或难以控制，此时有侧风从车旁吹过，也较易引发车身“偏移”现象，如果车辆质量大、轮胎抓地力强的话则偏移的现象就会减轻，同时耗油增加。所以车辆的阻力系数太大不是件好事。通常车底的气流密度一般要大于车辆上方的，让车辆有一定的稳定性或平衡性。

Answer 2

汽车空气悬架的结构和工作原理

Answer 3

原理如下：

物体在空气中或任何流体中所受到的各种外力，并根据在实验测试中所得到的数据资料来修改物体的外观或形状，使之达到人们所需求的特性。

汽车在生产的过程当中考虑油耗值是非常关键，而空气这项指标有较大的影响。

汽车空气动力学当中的阻力：

汽车行进时所受阻力大致可分为机械阻力和空气阻力两部分。

随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高。以美国60年代生产的典型轿车为例,车速为每小时60公里时,空气阻力为行驶总阻力的33%～40%;车速为每小时100公里时,空气阻力为行驶总阻力的50%～60%；车速为每小时150公里时,空气阻力为行驶总阻力的70%～75%。

Answer 4

汽车上的空气动力学原理是：在低速行驶或者无风的情况下，汽车与空气间的相互作用力通常可以忽略不计。但在高速行驶或遇到大风天时，空气阻力将对车辆的加速性能、操控性能和燃油效能产生巨大影响。

根据空气动力原理设计的汽车能够获得更好的加速性能和燃油效能，因为引擎不需要产生太多能量帮助车辆穿越气墙。工程师们已经设计出数种方法。

汽车空气动力学空气动力学的一个分支，研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科，它属于流体力学的一个重要部分，主要研究汽车、火车等车辆的空气动力性能、行驶稳定性、操纵性和气动噪声等问题。

前向下压力是指汽车车头加装大包围等附带装置，引导气流从而得到向下的气流压力，后压力一般是指尾翼所带来高速行驶中，引发的气流向下压力。

汽车动力学中的前下压力是指汽车向前运动时空气作用于汽车向下的阻力。当汽车向前运动时空气从汽车顶棚向车尾运动的时候就会形成一股向下的压力，这就是为什么要加扰流板使的这股向下的压力变成向上的升力，从而有效减轻汽车负荷。

Answer 5

汽车空气动力学（Automobile aerodynamics）空气动力学的一个分支，研究汽车与周围空气在相对运动时两者之间相互作用力的关系及运动规律的学科，它属于流体力学的一个重要部分，主要研究汽车、火车等车辆的空气动力性能、行驶稳定性、操纵性和气动噪声等问题。

中国对轿车、大客车和高速列车等开展空气动力学实验，为改进或选择车型提供科学依据。

汽车

汽车行进时所受阻力大致可分为机械阻力和空气阻力两部分。随着车速的提高，空气阻力所占比例迅速提高。以美国60年代生产的典型轿车为例,车速为每小时60公里时,空气阻力为行驶总阻力的33%～40%;车速为每小时100公里时,空气阻力为行驶总阻力的50%～60%；车速为每小时150公里时,空气阻力为行驶总阻力的70%～75%。各类汽车的空气阻力系数Cd的范围见表2。

汽车空气阻力可分解为：

①车型阻力，即由车体外形决定的阻力；

②表面摩擦阻力；

③干扰阻力,即由于安装在车体外的零部件，如后视镜、车门把手、车灯、车头装饰件等对气流干扰引起的阻力；

④由拖曳涡引起的"涡阻"；

⑤内部气流阻力，即气流通过车头内的散热器、发动机等引起的阻力。

现代轿车的空气阻力中，车型阻力和"涡阻"约占62%，表面摩擦阻力约占9%,干扰阻力约占17%，内部阻力约占12%。缩小车辆的迎风投影面积，改进车身外形,减少安装在车外的零部件,将车身下面的部件合理布置或用托板封闭，均可使空气阻力系数显著下降。空气阻力每减小10%，车辆燃料消耗大约可降低5%。

汽车空气动力学研究主要有下列四个方面：

①汽车运行中所受的空气动力和力矩，包括阻力、举力、俯仰力矩、侧倾力矩和摆动力矩，其中举力和俯仰力矩的研究涉及车辆操纵稳定性；

②汽车运行中各部位的流场,包括雨水流的路径，污垢附着的过程和原理，风噪声和面板颤振，风挡玻璃上的作用力等；

③发动机的冷却问题；

④汽车内的气候条件。[2] 

火车

火车的空气动力学研究同汽车的空气动力学研究有许多类似的地方。但由于火车在固定轨道上运行，车身细长，因此也有自己的特点，主要有：

①火车横向稳定性：在大风地区，当火车受到超过某个临界值的横风作用时，会发生翻车事故。一般说来，运货棚车的临界翻车风速值小。而在运货棚车中空棚车最易翻车，载货重量越大越不易翻车。中国某地区典型地段上空棚车的临界翻车风速为32米/秒,相当于风力11级（风级）。

②火车通过隧道时的气动问题：由于隧道容积有限，火车进入隧道时,气流受到约束,使火车所受阻力比在开阔地行驶时增加1.6～3.4倍。这方面问题包括车体强度、通风、散热和两火车会车时气流的相互影响以及隧道截面设计等。

③电气列车受电弓的气动问题：列车高速行驶时受电弓所受空气阻力、负举力和动载荷引起的振动会影响受电弓与输电网之间的接触压力，而使受电性能变化，影响列车正常行驶。这方面的研究包括选择性能良好的受电弓弹簧，确定受电系统的固有频率和设计合理的悬挂结构等。

④火车行驶时边界层问题：火车行驶时边界层的作用范围和强度取决于火车的速度，这方面的研究包括轨道外安全距离的确定和双线铁路线路间距的确定等。