汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)、汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的研究方法主要有哪些
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前不久試駕某款純電車(chē)型時(shí),無(wú)意間與同行媒體聊起了風(fēng)阻,而誘發(fā)這一話(huà)題的正是那款車(chē)的噪音表現(xiàn)。如果只討論動(dòng)力系統(tǒng)噪音,電動(dòng)汽車(chē)顯然頗具優(yōu)勢(shì),但這反而凸顯了其他噪音源。無(wú)論采用怎樣的動(dòng)力形式,想要打造真正愜意的行駛氛圍,就必須在方方面面做好功課。在這之中,車(chē)輛的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)尤為重要,在很大程度上影響著一款車(chē)的行駛品質(zhì)。
空氣動(dòng)力學(xué)(aerodynamics)是力學(xué)的一個(gè)分支,主要研究物體與空氣(或其他氣體)相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力特性、氣體流動(dòng)規(guī)律以及伴隨而生的物理化學(xué)變化。正是因?yàn)橛辛撕侠淼目樟υO(shè)計(jì),飛機(jī)才能“憑空”獲得升力,在天空中展翅飛翔。而對(duì)于汽車(chē)來(lái)說(shuō),空力性能不僅對(duì)NVH素質(zhì)至關(guān)重要,還影響著能耗經(jīng)濟(jì)性和行駛穩(wěn)定性。
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具體到民用車(chē)領(lǐng)域,空氣動(dòng)力設(shè)計(jì)的首要目標(biāo)是降低行駛阻力,進(jìn)而提升能耗經(jīng)濟(jì)性。高端車(chē)型注重行駛靜謐性,這同樣需要空力設(shè)計(jì)的支持。你可能會(huì)好奇,汽車(chē)的空氣阻力應(yīng)當(dāng)如何量化?風(fēng)阻系數(shù)(Cd)和迎風(fēng)面積(A)是最常用的兩項(xiàng)指標(biāo)。
增大空氣下壓力,為何會(huì)提高風(fēng)阻?這是因?yàn)榭諝庾枇τ蓧翰钭枇湍Σ磷枇刹糠謽?gòu)成。對(duì)于非專(zhuān)業(yè)人士來(lái)說(shuō),對(duì)壓差阻力和摩擦阻力刨根問(wèn)底意義不大,在此不予以展開(kāi)解讀。各位讀者只需記住下圖左側(cè)的公式,即風(fēng)阻系數(shù)由空氣阻力、空氣密度、迎風(fēng)面積和空氣流速計(jì)算得來(lái),是一個(gè)數(shù)學(xué)概念。反過(guò)來(lái)看,如果我們知道了風(fēng)阻系數(shù)和迎風(fēng)面積,就可以測(cè)算出車(chē)輛在當(dāng)前環(huán)境和速度下的空氣阻力。
車(chē)身造型對(duì)風(fēng)阻有著非常直接的影響。設(shè)計(jì)越流線,風(fēng)阻系數(shù)越小;設(shè)計(jì)越方正,風(fēng)阻系數(shù)越大。通常而言,三廂車(chē)風(fēng)阻系數(shù)較低,兩廂車(chē)(以及造型與之相似的SUV)風(fēng)阻系數(shù)較高。這是因?yàn)閮蓭?chē)的車(chē)頂線條平直,氣流在車(chē)尾發(fā)生大規(guī)模分離,存在非常大的壓差阻力。相反,三廂車(chē)的車(chē)尾造型更流暢,能夠引導(dǎo)氣流有序流動(dòng),有效降低了壓差阻力。
經(jīng)過(guò)汽車(chē)工業(yè)一百多年的發(fā)展,空氣動(dòng)力性能早已實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展。盡管如此,車(chē)企們(幾乎每家)還是會(huì)耍些小聰明,選取車(chē)系中風(fēng)阻系數(shù)最低的款型進(jìn)行宣傳。要知道,發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣量影響著一款車(chē)的空氣阻力,搭載不同動(dòng)力系統(tǒng)的同款車(chē)型風(fēng)阻系數(shù)并不相同。即便是純電動(dòng)車(chē),采用不同輪圈也會(huì)帶來(lái)不同的結(jié)果,例如寶馬iX3的空氣動(dòng)力輪圈可使能耗降低2%。
編輯點(diǎn)評(píng):深耕效率,內(nèi)燃機(jī)潛力有限,電動(dòng)機(jī)拉不開(kāi)差距,因此空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)成為了新的主戰(zhàn)場(chǎng)。不妨看看身邊,那些口碑好、素質(zhì)強(qiáng)的車(chē)型,往往有著出色的空氣動(dòng)力性能。當(dāng)然,低風(fēng)阻并非汽車(chē)設(shè)計(jì)的最終目標(biāo),而是各方面性能權(quán)衡下的一種結(jié)果。人類(lèi)當(dāng)然可以制造出阻力更低的汽車(chē),但如果那輛車(chē)只能坐一個(gè)人,動(dòng)力滿(mǎn)足不了高速行駛,又有什么意義呢?因此,那些做好分內(nèi)功課,又具備杰出空氣動(dòng)力表現(xiàn)的車(chē)型,才是工程設(shè)計(jì)的集大成者。
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