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1太原理工大學車輛工程系太原理工大學車輛工程系孫桓五教授第二章汽車的空氣動力性能

第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

2汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.1概述空氣動力學（aerodynamics）是流體力學的一個分支,是研究物體在空氣中做相對運動時，物體與空氣間相互作用關系的一門學科，它主要研究物體在同氣體作相對運動情況下的受力特性、氣體流動規律和伴隨發生的物理化學變化汽車空氣動力學（Automotive

aerodynamics）汽車空氣動力學主要研究汽車在流場中所受到的氣動阻力、升力、側向力三個力及其相應的力矩，研究這些力及力矩對汽車阻力、側向穩定性、氣動噪聲、灰塵附著、發動機冷卻、駕駛室通風等的影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

32.1概述空氣動力學（aerodynamics）2022022/12/17太原理工大學車輛工程系

4汽車行駛阻力α

滾動阻力Ff空氣阻力FW坡度阻力Fi加速阻力Fj2.1概述2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.1概述汽車的行駛阻力滾動阻力Ff空氣阻力Fw坡度阻力Fi加速阻力Fj上述阻力中，滾動阻力和空氣阻力是在任何行駛條件下均存在的。坡度阻力和加速阻力僅在一定行駛條件下存在。在水平道路上等速行駛就沒有坡度阻力和加速阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

5汽車行駛總阻力2.1概述汽車的行駛阻力2022/12/13太原理工大學2.1概述2022/12/17太原理工大學車輛工程系

6空氣阻力所消耗的功率與車速的三次方成正比，在車速高的時候，空氣阻力將是主要的阻力。2.1概述2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.1概述空氣動力對汽車性能的影響對動力性能的影響影響高速時的加速性能影響最高車速對燃油經濟性的影響高速行駛時空氣阻力是最大的阻力，小型客車50%的、普通貨車32%左右燃油用于克服空氣阻力載貨汽車氣動阻力系數降低30%，并以80km/h行駛，可降低油耗12%--13%例如：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2022/12/17太原理工大學車輛工程系

72.1概述空氣動力對汽車性能的影響2022/12/13太2.1概述對安全性能的影響高速時的加速性能影響行車安全氣動升力影響汽車操縱穩定性和制動性氣動力穩定性影響汽車操縱穩定性對舒適性能的影響高速時風噪是影響舒適性的重要因素空氣動力學對于車廂內的通風、溫度、塵土污染有重要影響對汽車外形演變的影響汽車的空氣動力學特性取決于汽車外形空氣動力學影響人們的審美觀氣動性能決定現代轎車外形的最重要內容2022/12/17太原理工大學車輛工程系

82.1概述對安全性能的影響2022/12/13太原理工大第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

9汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.2空氣在汽車周圍的流動情況連續性方程對于定常流動，流過流束任一截面的流量相等

1V1A1=2V2A2=3V3A3=……=

常數對于不可壓縮流體1=2=3=……=

常數，所以 V1A1=

V2A2=

V3A3=……=

常數連續性方程是質量守恒定律在流體力學中的表現形式連續性方程說明了流速與面積之間的關系，說明在截面較小的地方流速較高，在截面較大的地方流速較低2022/12/17太原理工大學車輛工程系

102.2空氣在汽車周圍的流動情況連續性方程2022/12/132.2空氣在汽車周圍的流動情況伯努利方程 -------流體的重力勢能、壓力勢能、動能之和為常數當氣體流速不高、密度可視為不變，并且由于空氣重力很小，則有-------流體的靜壓力與動壓力之和為常數伯努利方程是能量守恒定律在流體力學中的表現形式該方程說明，流速越大，動壓力越大，但該點的靜壓力（壓力）越小，在前端滯點處，流速為零，壓力最大例題2-12022/12/17太原理工大學車輛工程系

112.2空氣在汽車周圍的流動情況伯努利方程2022/12/13空氣在汽車周圍的流動情況2022/12/17太原理工大學車輛工程系

12空氣在汽車周圍的流動情況2022/12/13太原理工大學車輛空氣在汽車周圍的流動情況2022/12/17太原理工大學車輛工程系

13空氣在汽車周圍的流動情況2022/12/13太原理工大學車輛空氣的分離現象及渦旋的形成根據連續性方程和伯努力方程，如果空氣是非粘滯的，則在理想大氣中運動的任何物體表面壓力之和為零2022/12/17太原理工大學車輛工程系

14空氣的分離現象及渦旋的形成根據連續性方程和伯努力方程，如果空空氣在汽車周圍的流動情況附面層由于流體具有粘性，因此相對于物體表面運動時會產生摩擦作用，靠近物體表面處的流體有粘附在物體面上的趨勢，其靠近物體表面處速度為零，速度隨著距離的增大而增大，我們將這個速度發生變化的薄層稱為附面層附面層隨流程的增加而增厚2022/12/17太原理工大學車輛工程系

15空氣在汽車周圍的流動情況附面層2022/12/13太原理工大空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/17太原理工大學車輛工程系

16空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/13太原理工大學車空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/17太原理工大學車輛工程系

17空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/13太原理工大學車空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/17太原理工大學車輛工程系

18空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/13太原理工大學車空氣的分離現象及渦旋的形成分離點流速趨于零的點，標志著邊界層與物體表面出現分離，是尾渦流區的分界線尾渦會損失動能，或者說，尾渦區內的壓力與分離點處的壓力幾乎相等，因此較低（負壓，吸力），物體前后的壓差就形成了壓差阻力（主要受形狀影響，因此也成為形狀阻力）2022/12/17太原理工大學車輛工程系

19空氣的分離現象及渦旋的形成分離點2022/12/13太原理工空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/17太原理工大學車輛工程系

20空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/13太原理工大學車空氣的分離現象及渦旋的形成減少或消除尾渦，延緩分離現象的方法截面應逐漸變化，避免流管截面驟然增大，從而使氣流保持相當速度采取措施，加快可能出現分離區域的氣流速度（見P15圖2-3）2022/12/17太原理工大學車輛工程系

21空氣的分離現象及渦旋的形成減少或消除尾渦，延緩分離現象的方法空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/17太原理工大學車輛工程系

22空氣的分離現象及渦旋的形成2022/12/13太原理工大學車第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

23汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力的分布2022/12/17太原理工大學車輛工程系

24作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力的分布2022/12/13作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力分布的兩種表示方法2022/12/17太原理工大學車輛工程系

25作用在車身上氣動力和力矩車身上壓力分布的兩種表示方法2022作用在車身上氣動力和力矩2022/12/17太原理工大學車輛工程系

26思考夏季在高速公路上開空調省油還是開窗通風省油？打開天窗換氣和打開側窗換氣有何不同？

打開天窗換氣時，天窗上方的壓力低于車內的壓力。作用在車身上氣動力和力矩2022/12/13太原理工大學車輛作用在車身上氣動力和力矩氣壓中心車身所受到的空氣動力合力稱為氣動力氣動力合力在汽車上的作用點成為氣壓中心（風壓中心）氣壓中心一般難以與汽車的質心重合氣動力合力F為----其中A為迎風面積（正投影面積）,C為阻力系數，與車身形狀有關2022/12/17太原理工大學車輛工程系

27作用在車身上氣動力和力矩氣壓中心2022/12/13太原理工作用在車身上氣動力和力矩氣動力在三個坐標方向的分力沿X方向的氣動阻力D(Drag)沿Y方向的氣動升力L(Lift)沿Y方向的氣動側向力S(SideForce)

----其中CD,CL,CS分別為氣動阻力系數、升力系數、側向力系數2022/12/17太原理工大學車輛工程系

28作用在車身上氣動力和力矩氣動力在三個坐標方向的分力2022/作用在車身上氣動力和力矩CD,CL,Cs是汽車空氣動力學中最重要的參數，是評價汽車空氣動力學性能的主要指標CD,CL,Cs取決與汽車的外形及表面狀況與迎風面積無關氣動力矩由于氣動力一般與質心不重合因此將力平移到質心后會產生氣動力矩氣動力矩有：俯仰力矩PM（PitchingMoment)、橫擺力矩YM(YawingMoment)、側傾力矩RM(RollingMoment)2022/12/17太原理工大學車輛工程系

29作用在車身上氣動力和力矩CD,CL,Cs是汽車空氣動力學中最作用在車身上氣動力和力矩SAEJ1594規定也可以表示為(My=PM)，(Mz=YM)，(Mx=RM)俯仰力矩PM（My）以Y軸為中心，抬頭為正橫擺力矩YM(Mz)以Z軸為中心，車頭右偏為正側傾力矩RM(Mx)以X軸為中心，右傾為正2022/12/17太原理工大學車輛工程系

30作用在車身上氣動力和力矩SAEJ1594規定也可以表示為(M作用在車身上氣動力和力矩2022/12/17太原理工大學車輛工程系

31作用在車身上氣動力和力矩2022/12/13太原理工大學車輛作用在車身上氣動力和力矩空氣阻力（氣動阻力）汽車行駛時，其表面與空氣相互作用而產生的阻力統稱為空氣阻力空氣阻力主要與汽車的行駛速度及汽車外形有關空氣阻力分為摩擦阻力與壓力阻力兩部分摩擦阻力是由于空氣的黏性在車身表面產生的切向力的合力在行駛方向的分力。摩擦阻力與車身表面質量及表面有關。壓力阻力是作用在汽車外形表面上的法向壓力的合力在行駛方向的分力。壓力阻力中的形狀阻力占主要部分，所以車身主體形狀是影響空氣阻力的主要因素，改進車身流線型體是減少空氣阻力的有效途徑。2022/12/17太原理工大學車輛工程系

32作用在車身上氣動力和力矩空氣阻力（氣動阻力）2022/12/作用在車身上氣動力和力矩作用在汽車上的氣動阻力形狀阻力（壓差阻力FormDrag）干擾阻力(InterferenceDrag)內部阻力(InternalFlowDrag)誘導阻力(InducedDrag)摩擦阻力(SkinFriction)前四種是由于壓力造成的阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

33作用在車身上氣動力和力矩作用在汽車上的氣動阻力2022/12空氣阻力的組成

4.1轎車的空氣阻力由轎車表面凸出的零件引起氣流相互干擾而產生的阻力車身前部的正壓力和車身后部的負壓力所產生的壓力差而引起的阻力由轎車室內通風的氣流和冷卻發動機的氣流所造成的阻力。由升力引起的由于空氣的粘滯性在車身表面所產生的摩擦力2022/12/17

34太原理工大學車輛工程系作用在汽車上的氣動阻力空氣阻力的組成4.1轎車的空氣阻力由轎車表面凸出的零件作用在汽車上的氣動阻力形狀阻力（壓差阻力）汽車前后壓力差造成的其大小由汽車外形決定氣流分離點設計是減少形狀阻力的主要內容2022/12/17太原理工大學車輛工程系

35F壓力F真空拉力F壓阻=F壓力+F真空拉力作用在汽車上的氣動阻力形狀阻力（壓差阻力）2022/12/1作用在汽車上的氣動阻力干擾阻力汽車表面凸起物對氣流的干擾形成的要避免凹、凸起物，仔細設計門把保險杠等附件2022/12/17太原理工大學車輛工程系

36作用在汽車上的氣動阻力干擾阻力2022/12/13太原理工大作用在汽車上的氣動阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

37作用在汽車上的氣動阻力2022/12/13太原理工大學車輛工作用在汽車上的氣動阻力誘導阻力氣動升力在水平方向的分離誘導阻力與升力和車身寬長比有關（見P17公式2-10）減小升力系數和適當增寬車身可以減小誘導阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

38F作用在汽車上的氣動阻力誘導阻力2022/12/13太原理工大作用在汽車上的氣動阻力摩擦阻力由于空氣的粘滯性而形成的空氣與車身表面以及附面層之間的摩擦力造成的取決于車身面積和光滑程度總氣動阻力車身氣動設計時主要內容,它取決于氣動阻力系數、汽車正投影面積和車速其中正投影面積A可以估算

A=0.81BH2022/12/17太原理工大學車輛工程系

39作用在汽車上的氣動阻力摩擦阻力2022/12/13太原理工大作用在汽車上的氣動阻力常見車氣動阻力系數見表2-2和表2-32022/12/17太原理工大學車輛工程系

400.15-ApteraMotorsTyp-10.25ToyotaPrius,20100.28-ToyotaCamry0.48-VolkswagenBeetle0.57-HummerH2,20030.9-atypicalbicyclepluscyclist作用在汽車上的氣動阻力常見車氣動阻力系數見表2-2和表2-3氣動升力和俯仰力矩氣動升力升力是由于汽車上下部曲線曲率不同，使得氣流流速不同而產生的壓力差造成的，壓力差越大，升力越大升力會引起誘導阻力，產生俯仰力矩，升力大俯仰力矩也大升力會降低軸載荷，降低附著力，影響動力性、操作性和穩定性，但也能降低一點油耗（絕對不可取），某轎車160km時，前軸升力占車重20%-25%從安全角度講，降低升力比降低阻力更重要，升力最好為零，甚至為負最好2022/12/17太原理工大學車輛工程系

41氣動升力和俯仰力矩氣動升力2022/12/13太原理工大學車2022/12/17太原理工大學車輛工程系

422022/12/13太原理工大學車輛工程系氣動升力和俯仰力矩影響升力的主要因素拱度及迎角汽車的升力產生與飛機機翼相似，機翼上下表面曲率不同造成上下表面流速不同而產生升力汽車也可以看作是由中線（車身橫截面中心點連線）、前緣（中心線與前端的交點）、后緣（中心線與后端的交點）和弦（聯接前緣與后緣的直線）組成的一個類機翼形態2022/12/17太原理工大學車輛工程系

43氣動升力和俯仰力矩影響升力的主要因素2022/12/13太原氣動升力和俯仰力矩弦高與弦長的比值稱為拱度弦與轎車前進方向之間的夾角稱為迎角，規定前高后低的弦線迎角為正，前低后高的弦線迎角為負根據機翼理論，拱度越大升力系數越大，迎角越大（16度內）升力系數越大，由于拱度降低受限制較多，因此大多采用前低后高降低迎角可以降低升力，故前傾的轎車及客貨車升力較小也可以采用前擾流板、后擾流板來調整拱高和迎角，降低升力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

44氣動升力和俯仰力矩弦高與弦長的比值稱為拱度2022/12/1氣動升力和俯仰力矩2022/12/17太原理工大學車輛工程系

45氣動升力和俯仰力矩2022/12/13太原理工大學車輛工程系氣動升力和俯仰力矩阻塞底部氣流對升力的影響阻塞前部產生負升力放置平臺上產生正升力阻塞后部產生極大的正升力因此減少流入地步氣流，安裝平整地板有助降低升力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

46氣動升力和俯仰力矩阻塞底部氣流對升力的影響2022/12/1氣動升力和俯仰力矩地板離地間隙過小的離地間隙會使流過車頂的氣流增加，導致流速增加，并且地板附面層與地接觸，增加阻力，降低車底流速，升力系數增大適當增加高度，使氣流順暢，提高車底流速（文丘里效應），降低升力系數過高后文丘里效應減弱，升力系數又開始升高2022/12/17太原理工大學車輛工程系

47氣動升力和俯仰力矩地板離地間隙2022/12/13太原理工大氣動升力和俯仰力矩后背傾角對升力的影響車前部對升力的影響前窗傾角對升力的影響(P19頁)2022/12/17太原理工大學車輛工程系

48氣動升力和俯仰力矩后背傾角對升力的影響2022/12/13太氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩當汽車行駛方向與風向不平行時，會產生氣動側向力同時會產生橫擺力矩和傾覆力矩氣壓中心對橫擺力矩和側傾力矩有重要影響，即對行駛穩定性有重要影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

49氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩當氣壓中心位于質心之前（靠近前軸）時，橫擺力矩Mz使車沿順時針方向轉動，也就是順側風方向轉動，進一步增強側向風作用，導致車失穩當氣壓中心位于質心之后（靠近后軸），橫擺力矩Mz使車沿逆時針方向轉動，也就是順側風方向轉動，削弱強側向風作用，具有增穩作用2022/12/17太原理工大學車輛工程系

50氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩當氣壓中心位于質心之前（靠近前氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩流線型較差，外形方正的汽車，風壓中心靠近中部流線型越好的汽車，風壓中心越靠近前部，這是因為氣流在車尾能夠很好流動不受阻礙，故甲殼蟲車穩定性不佳盡可能減少車前部側面投影面積，增加車尾部側面投影面積可是風壓中心靠后軸在車尾增加尾翼也可增加側向穩定性長頭短倉的跑車造型、行李艙較高的（背部坡度較小）、尾部厚度較大的車，采用陡然割尾造型的快背式造型氣壓中心均較后，因此目前較為流行實驗表明長度較小、寬度較大、車身低矮的轎車，穩定性更好（偏航力矩小、傾覆力矩較小）2022/12/17太原理工大學車輛工程系

51氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩流線型較差，外形方正的汽車，風氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩2022/12/17太原理工大學車輛工程系

52氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩2022/12/13太原理工大氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩2022/12/17太原理工大學車輛工程系

53氣動側向力、橫擺力矩和側傾力矩2022/12/13太原理工大第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

54汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.4汽車各部形態氣動特性空氣在物體周圍的物理特性運動物體周圍有一個附面層由于空氣具有粘滯性故附面層可以是層流（規律的分層流動），也可能為渦流（湍流）層凸起部分流速高，壓力低，凹下部分流速低，壓力高層流與湍流的轉換點稱為分離點，分離點后出現氣流倒流現象，成為湍流區，并導致阻力增加2022/12/17太原理工大學車輛工程系

552.4汽車各部形態氣動特性空氣在物體周圍的物理特性20222.4汽車各部形態氣動特性車身上的附面層大部分為湍流層，湍流層會增加摩擦阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

562.4汽車各部形態氣動特性車身上的附面層大部分為湍流層，湍2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

572.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性汽車前端形狀對氣動特性的影響流譜：發動機罩和風窗玻璃處有轉角，會阻擋氣流導致氣流減慢，氣壓升高，在S點出現分離，在R處氣流重新附著，并繼續加速流動2022/12/17太原理工大學車輛工程系

582.4汽車各部形態氣動特性汽車前端形狀對氣動特性的影響202.4汽車各部形態氣動特性影響汽車前端氣動特性的主要因素發動機罩和風窗玻璃處夾角角越大，x/d越大，附著點R越靠上，x/c越小，分離點越前移，渦流區增大，故減小角，在拐角處開設通風口有利于減小渦流發動機罩三維曲率和結構發動機罩曲率越大，越便于氣流向汽車側翼兩邊流動，有利于減小渦流區風窗玻璃三維曲率和結構風窗玻璃曲率越大，越便于氣流向汽車側翼兩邊流動，有利于減小渦流區車頭和保險杠形狀保險杠位置適當前沿可降低阻力車頭形狀最好為流線型，并下傾（P23圖2-17）2022/12/17太原理工大學車輛工程系

592.4汽車各部形態氣動特性影響汽車前端氣動特性的主要因素22.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

602.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

61前保險杠形狀與氣流阻滯區2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性汽車頂蓋外形對氣動特性的影響頂蓋上撓度系數h/l越大，氣動阻力系數越小，但投影面積越大，故要適當選擇見P24頁圖2-182022/12/17太原理工大學車輛工程系

622.4汽車各部形態氣動特性汽車頂蓋外形對氣動特性的影響202.4汽車各部形態氣動特性汽車側面外形對氣動力的影響頂部流速高壓力低，底部流速低壓力高，因此底部氣流將向兩個側面流動，形成渦流，并部分向后延展，加強尾渦，增加阻力車窗前的渦流也可能向兩側擴展，并延伸至尾部，加強尾渦，增加阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

632.4汽車各部形態氣動特性汽車側面外形對氣動力的影響2022.4汽車各部形態氣動特性使車身側面鼓一些，適當選擇a/L值可降低氣流上流，從而降低阻力注意A柱設計，使之平滑過渡，可以減少渦流但側面鼓出會增加投影面積安裝側圍也可以減少上行氣流2022/12/17太原理工大學車輛工程系

642.4汽車各部形態氣動特性使車身側面鼓一些，適當選擇a/L2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

65前支柱型式對側部渦流的影響輪口外部拱起，控制輪口內氣流對側面平順氣流的干擾2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性汽車底部外形對氣動性能的影響底部氣流相當復雜，存在車底與路面的相互作用，對整車氣動性能有重要影響影響主要因素有底部離地間隙車輛外形尺寸及造型汽車底部平滑程度地板的橫向、縱向曲率減小車底部氣動阻力的方法減少流入氣流量使底部氣流順暢2022/12/17太原理工大學車輛工程系

662.4汽車各部形態氣動特性汽車底部外形對氣動性能的影響202.4汽車各部形態氣動特性離地間隙的影響貨車底部粗糙，底部有更大的空間產生渦流，故阻力系數隨離地間隙的提高而提高轎車底部平滑，減少了湍急的氣流和摩擦損失，故阻力系數隨離地間隙的提高而降低，升力系數也會降低圖中Zc為實際值，Z為平均值2022/12/17太原理工大學車輛工程系

672.4汽車各部形態氣動特性離地間隙的影響2022/12/12022/12/17太原理工大學車輛工程系

682022/12/13太原理工大學車輛工程系2.4汽車各部形態氣動特性地板的平整程度影響底板越平整、光滑阻力系數越低2022/12/17太原理工大學車輛工程系

692.4汽車各部形態氣動特性地板的平整程度影響2022/122.4汽車各部形態氣動特性地板形狀的影響地板有縱向曲率可以使底部流速增加（與頂部類似），降低壓力，從而降低升力，同時減少底部氣流動量損失，降低阻力系數橫向向曲率有利于有利于氣流向兩側邊緣流動，降低氣流在底部的阻塞，從而降低升力和阻力系數，但是過大則會造成額外的渦流，影響后部湍流區2022/12/17太原理工大學車輛工程系

702.4汽車各部形態氣動特性地板形狀的影響2022/12/12.4汽車各部形態氣動特性車身后背形態對氣動特性的影響汽車尾部形態對形狀阻力具有要影響一般氣流在車尾的分離線呈圓環形，尾流區內的壓力相同，且低于大氣壓（基本與分離點壓力相同）切掉深入渦流區部分，不會對作用于物體上的氣動合力產生大的影響，故短尾轎車就是利用該原理的結果2022/12/17太原理工大學車輛工程系

712.4汽車各部形態氣動特性車身后背形態對氣動特性的影響202.4汽車各部形態氣動特性總體上斜背式車身較三廂式車身分離點靠后氣流在車后部分離產生的湍流區是產生形狀阻力的主要原因，阻力主要來源于車身后部汽車后背傾角對車后部氣流分離點有重要影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

72后傾角的定義2.4汽車各部形態氣動特性總體上斜背式車身較三廂式車身分離2.4汽車各部形態氣動特性一般后傾角從0到15度增加時，阻力系數降低，大于15度后，隨著角度的繼續增大，由于氣流分離，阻力再次變大一般將阻力最大的傾角30度稱為臨界角接近40度后，其中阻力系數幾乎不再變化，因此現代直背式車后傾角大多接近40度此外，后背長度越大，阻力系數越小2022/12/17太原理工大學車輛工程系

732.4汽車各部形態氣動特性一般后傾角從0到15度增加時，阻2.4汽車各部形態氣動特性根據后背傾角不同常將車分為直背式、艙背式、方背式、折背式2022/12/17太原理工大學車輛工程系

742.4汽車各部形態氣動特性根據后背傾角不同常將車分為直背式2.4汽車各部形態氣動特性汽車表面凸起物與凹槽對氣動性能的影響凸起和凹槽可引起干擾阻力，應盡量避免，如果必須要凸起和凹槽，則應采取措施盡可能減小其影響兩凸起、凹槽距離越近，影響越大2022/12/17太原理工大學車輛工程系

752.4汽車各部形態氣動特性汽車表面凸起物與凹槽對氣動性能的2.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

762.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性汽車內部氣流對氣動性能的影響滿足冷卻、通風等需要，使空氣流經車體內部時構成的阻力內部阻力取決于氣流進出口處氣流的速度、壓力、方向和流量，過大過小的進出口均不好2022/12/17太原理工大學車輛工程系

77轎車在停車狀態下冷卻風扇運轉時前部的空氣流場轎車在高速行駛狀態下前部的空氣流場2.4汽車各部形態氣動特性汽車內部氣流對氣動性能的影響202022/12/17太原理工大學車輛工程系

78冷卻氣流流過發動機艙各部位的示意圖序號氣流通過形式空氣阻力系數1沒有冷卻空氣（前部封閉）0.2262有冷卻空氣（下部無障礙流出）0.2543只從下部專門出口流出0.2444只從下部帶有窄的橫向通風槽流出0.2365只從側面帶有窄的橫向通風槽流出0.2356只從上部帶有窄的橫向通風槽流出0.223不同形式氣流流過冷卻系統后對汽車風阻系數的影響2022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

792022/12/13太原理工大學車輛工程系格柵造型的要素,好的空氣動力性

散熱器格柵2022/12/17

80太原理工大學車輛工程系格柵造型的要素,好的空氣動力性散熱器格柵2022

格柵造型的要素，差的空氣動力性

散熱器格柵2022/12/17

81太原理工大學車輛工程系格柵造型的要素，差的空氣動力性散熱器格柵20222.4汽車各部形態氣動特性通風系統設計進氣口設置在正壓力區，排氣口的設置負壓區2022/12/17太原理工大學車輛工程系

822.4汽車各部形態氣動特性通風系統設計2022/12/132.4汽車各部形態氣動特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

832.4汽車各部形態氣動特性2022/12/13太原理工大學2.4汽車各部形態氣動特性車輪旋轉對氣流的影響物體在流體中移動并旋轉時，例如足球在流體中移動時，會繞著通過其質心的軸旋轉。當球旋轉時會產生升力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

842.4汽車各部形態氣動特性車輪旋轉對氣流的影響2022/12.4汽車各部形態氣動特性車輪滾動時一般應著氣流方向因此會產生一個升力車輪的旋轉還會使車輪上氣流的分離線前移物體在流體中移動并旋轉時，因此會產生較大的阻力2022/12/17太原理工大學車輛工程系

852.4汽車各部形態氣動特性車輪滾動時一般應著氣流方向因此會2.4汽車各部形態氣動特性輪罩的阻擋能夠減弱車輪對氣流的干擾，從而降低阻力但是，在輪罩中運動的車輪會對主氣流產生干擾輪胎的寬度有一個空氣阻力最小的值2022/12/17太原理工大學車輛工程系

862.4汽車各部形態氣動特性輪罩的阻擋能夠減弱車輪對氣流的干2.4汽車各部形態氣動特性汽車尺寸與氣動特性的關系車長與氣動力的關系車廠越長阻力越小，較長可以使氣流在物體表面流動較平穩，減少渦流的產生過長會長生摩擦阻力具體可以參考P31圖2-31車寬與氣動阻力的關系車越寬，阻力越小過寬會增大正投影面積，增大阻力具體可以參考P31圖2-32車高與氣動阻力的關系車越高，氣動阻力越大2022/12/17太原理工大學車輛工程系

872.4汽車各部形態氣動特性汽車尺寸與氣動特性的關系20222.4汽車各部形態氣動特性車高與氣動阻力的關系車越高，氣動阻力越大具體可以參考P32圖2-33汽車的長、寬、高與氣動阻力關系參見P32圖2-342022/12/17太原理工大學車輛工程系

882.4汽車各部形態氣動特性車高與氣動阻力的關系2022/1第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

89汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對最大車速的影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

90降低值是提高最大車速的關鍵

汽車的升力汽車的牽引力最大車速升力系數不可大，對穩定性不利2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對最大車速的2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車加速性的影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

91阻力功率發動機功率對時間t求導

轎車的加速度與阻力系數有近似反比關系。減小空氣阻力和轎車的重力，都可以使轎車的加速能力提高。2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車加速性2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車燃油經濟性的影響氣動阻力消耗的功率為2022/12/17太原理工大學車輛工程系

92降低空氣阻力即可降低油耗；當高速行駛時，降低空氣阻力節油的效果更大2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動阻力對汽車燃油經2.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動力矩對汽車穩定性的影響氣動升力和俯仰力矩對操作穩定性的影響降低前或后軸負荷，降低附著力，破壞操作穩定性，嚴重時使汽車失去控制側向力及橫擺力矩對汽車穩定性的影響側向力可以使汽車偏離行駛方向橫擺力矩如果位于質心之前會使這種情況惡化橫擺力矩如果位于質心之后會使削弱側風的影響，故汽車前部投影面積應盡量小，使氣壓中心靠近后軸汽車側傾力矩對汽車穩定性的影響會影響左右懸掛負荷，從而影響汽車的轉向特性2022/12/17太原理工大學車輛工程系

932.5汽車的氣動力特性對汽車性能的影響氣動力矩對汽車穩定性第二章講課提綱2022/12/17太原理工大學車輛工程系

94汽車氣動力特性對汽車性能的影響汽車各部分形態與氣動特性的關系空氣作用于汽車車身的力和力矩汽車空氣動力學基本原理概述提高汽車空氣動力性能的措施第二章講課提綱2022/12/13太原理工大學車輛工程系2.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施氣動設計核心包括控制車身表面形狀，調整拱高、迎角等，延遲或消除附面層分離和渦流的產生調整迎面和背面的傾角，使車頭、發動機罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，形成平滑表面添加必要的空氣動力學附件，整理和引導氣流，改善車身周圍流場具體措施主要有關注車頭部造型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2022/12/17太原理工大學車輛工程系

952.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施2022.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施核心包括光順車身表面形狀，延遲或消除附面層分離和渦流的產生調整迎面和背面的傾角，使車頭、發動機罩、前窗、后窗、后背有合理傾角，可以有效減少阻力和升力減少車身凸起物和凹槽，形成平滑表面添加必要的空氣動力學附件，整理和引導氣流，改善車身周圍流場具體措施主要有關注車頭部造型，棱角一定要圓化，車頭要盡量低矮2022/12/17太原理工大學車輛工程系

962.6提高汽車空氣動力性能的措施改善轎車氣動性的措施2022.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

972.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施保險杠應凸出過渡部分應圓滑過渡2022/12/17太原理工大學車輛工程系

982.6提高汽車空氣動力性能的措施保險杠應凸出過渡部分應圓滑車身各部件結合部應盡可能圓滑過渡，防止氣流分離精心設計A柱及流水槽，盡可能平滑過渡注意前風窗夾角，40度左右較好2022/12/17太原理工大學車輛工程系

99車身各部件結合部應盡可能圓滑過渡，防止氣流分離2022/122.6提高汽車空氣動力性能的措施車前部側面投影不可過大，一面氣動中心過于靠前注意車身縱向形狀，中間呈腰鼓形，且向后逐漸收縮較好，特別是車前部與車身過渡處要圓滑過渡2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1002.6提高汽車空氣動力性能的措施車前部側面投影不可過大，一2.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長度尺寸2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1012.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后2.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后窗后部長度尺寸2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1022.6提高汽車空氣動力性能的措施車后部要合理選擇后傾角，后2.6提高汽車空氣動力性能的措施注意后部形態，延緩氣流分離

利用后擾流板，控制車后部渦流的形成與發展，“整理”不穩定的渦流，推遲渦流產生或形成一定方向的小渦流，以填充后窗后部的低壓區，削減前風窗和后窗后部分的壓力差。2022/12/17太原理工大學車輛工程系

103具有后擾流板形狀的后行李箱蓋造型頂蓋后緣導流板控制局部氣流2.6提高汽車空氣動力性能的措施注意后部形態，延緩氣流分離2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1042022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1052022/12/13太原理工大學車輛工程系2.6提高汽車空氣動力性能的措施保證車底部形狀的最優化避免車身凸起和凹槽2022/12/17太原理工大學車輛工程系

106后視鏡后視鏡設計也要注重流線形2.6提高汽車空氣動力性能的措施保證車底部形狀的最優化202022/12/17太原理工大學車輛工程系

107107門把手2022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1082022/12/13太原理工大學車輛工程系2.6提高汽車空氣動力性能的措施安裝擾流裝置

前阻風板2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1092.6提高汽車空氣動力性能的措施安裝擾流裝置2022/122.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1102.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1112.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1122.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1132.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1142.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1152.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1162.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1172.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1182.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1192.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1202.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1212.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理2.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1222.6提高汽車空氣動力性能的措施2022/12/13太原理改善貨車氣動力性能的措施常見貨車CD值，P39表2-5貨車由于車身較長，，中間還可能有間隙，因此受側風影響更大2022/12/17太原理工大學車輛工程系

123改善貨車氣動力性能的措施常見貨車CD值，P39表2-5202改善貨車氣動力性能的措施改善貨車氣動性能的措施裝載貨物盡量靠近車廂板前部2022/12/17太原理工大學車輛工程系

124改善貨車氣動力性能的措施改善貨車氣動性能的措施2022/12改善貨車氣動力性能的措施安裝合適的整流罩（避免過高、過低），減弱駕駛室渦流區，使氣流平順地流過車身2022/12/17太原理工大學車輛工程系

125改善貨車氣動力性能的措施安裝合適的整流罩（避免過高、過低），改善貨車氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

126改善貨車氣動力性能的措施2022/12/13太原理工大學車輛改善貨車氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

127改善貨車氣動力性能的措施2022/12/13太原理工大學車輛改善貨車氣動力性能的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

128改善貨車氣動力性能的措施2022/12/13太原理工大學車輛車廂不能過高2022/12/17太原理工大學車輛工程系

129車廂不能過高2022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

130控制整流罩形狀，降低阻力2022/12/13太原理工大學車輛工程系駕駛室應圓滑過渡，并適當控制駕駛室與車廂高度，延遲或消除氣流分離2022/12/17太原理工大學車輛工程系

131駕駛室應圓滑過渡，并適當控制駕駛室與車廂高度，延遲或消除氣流在易出現氣流分理處安裝邊翼2022/12/17太原理工大學車輛工程系

132在易出現氣流分理處安裝邊翼2022/12/13太原理工大學車設計時盡量保證駕駛室與車廂等寬盡量縮小牽引車駕駛室和掛車（包括車廂箱、貨箱）之間的間隙在牽引車駕駛室和掛車之間的間隙間安裝隔離裝置，改善側風影響2022/12/17太原理工大學車輛工程系

133設計時盡量保證駕駛室與車廂等寬2022/12/13太原理工大2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1342022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1352022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1362022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1372022/12/13太原理工大學車輛工程系為牽引車和掛車增加側圍2022/12/17太原理工大學車輛工程系

138為牽引車和掛車增加側圍2022/12/13太原理工大學車輛工2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1392022/12/13太原理工大學車輛工程系改善大客車氣動特性的措施2022/12/17太原理工大學車輛工程系

140改善大客車氣動特性的措施2022/12/13太原理工大學車輛風洞試驗介紹

風洞通常設計風速可達200Km/H上，以進行汽車空氣動力學、聲學、熱動力學等實驗汽車風洞分為模型風洞、實車風洞、氣候風洞位于同濟大學嘉定校區的上海地面交通工具風洞中心風洞內直徑八點五米的巨大風扇

2022/12/17

141太原理工大學車輛工程系風洞試驗介紹風洞通常設計風速可達200Km/H上，以進行風洞試驗室分空氣動力學-聲學整車風洞、熱環境整車風洞通過風洞試驗，可以為優化車輛造型、降低油耗，提高車輛行駛安全性和操縱穩定性，控制車輛內外空氣動力噪聲，以及優化發動機冷卻系統及空調系統提供第一手數據同濟風洞噴口面積達到27平方米，試驗風速可達每小時250公里，相當于兩個12級臺風，而測試段背景噪聲在風速每小時140公里時，僅為65分貝，是目前國際上同等大小汽車風洞中最安靜的之一2022/12/17

142太原理工大學車輛工程系風洞試驗介紹風洞試驗室分空氣動力學-聲學整車風洞、熱環境整車風洞2022風洞試驗介紹熱環境風洞有7～14平方米可變大小噴口，對應試驗最大風速每小時200～100公里，模擬溫度－20℃～＋55℃，相對濕度0%～95％，還可以模擬陽光照射，陽光的強度和角度可以設定。汽車在風洞中騎在一塊“跑步機”上，這塊“跑步機”能模擬各種道路狀況，爬坡、下坡、高速公里、山區路面。熱環境風洞主要用于車輛熱力學測試和熱環境性能評估，簡單地說，可以測試在不同溫度、濕度的情況下，汽車零部件如空調、散熱器、雨刷、剎車的性能。2022/12/17

143太原理工大學車輛工程系風洞試驗介紹熱環境風洞有7～14平方米可變大小噴口，對應試驗4.14.24.34.44.54.6轎車的空氣動力性試驗2022/12/17

144太原理工大學車輛工程系4.14.24.34.44.54.6轎車的空氣動力性試驗2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1452022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1462022/12/13太原理工大學車輛工程系2022/12/17太原理工大學車輛工程系

1472022/12/13太原理工大學車輛工程系