第五章汽車車身節能技術

車身造型的發展車身造型設計的空氣動力學車身造型設計的發展趨勢第一節車身造型第二節車身結構輕量化車身輕量化技術概述車身結構輕量化的途徑車身結構輕量化的發展趨勢第一節車身造型

一、車身造型的發展馬車狀汽車

廂型車

船型

“甲殼蟲”型

魚型

楔型

子彈頭型二、車身造型設計的空氣動力學概念

1.汽車空氣阻力系數圖5-8汽車受到的氣動力和力矩示意圖—合成氣流相對速度；

—縱向氣流相對速度；

—側向氣流相對速度（側風速度）；β—橫擺角，；D—車身縱向氣動阻力(x軸方向）；

S—車身側向氣動阻力(y軸方向）；

L—車身垂直方向的氣動阻力（z軸方向）；PM—縱傾力矩（繞y軸）；RM—側傾力矩（繞x軸）；YM—橫擺力矩（繞z軸）；a—軸距。力和力矩系數橫擺角β=0°時車身縱向作用的氣動阻力D氣動阻力系數垂直于路面的升力L升力系數垂直于車身對稱面（x，y）的側向力S側向力系數繞x軸的側傾力矩RM側傾力矩系數繞y軸的縱傾力矩PM縱傾力矩系數繞z軸的橫擺力矩YM橫擺力矩系數表5-1氣動力和力矩及其系數2.汽車阻力特性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。圖5-9行駛阻力與車速的關系1）汽車阻力分類總的空氣阻力外部阻力內部阻力形狀阻力誘導阻力發動機冷卻系阻力駕駛室內空調阻力汽車部件冷卻阻力圖5-10氣動阻力組成圖5-11氣動阻力成分及其隨車尾傾角的變化CD—總阻力系數CR*—摩擦阻力系數CK*、CS*、CB*—分別為各部分阻力系數的貢獻度2）壓差阻力與表面摩擦阻力壓差阻力和表面摩擦阻力的本質來自于氣流的粘性。繞流作用在車身表面，產生了壓力場和切應力場，如果當地的逆壓梯度超過了一定的陡度，則造成氣流從車身表面分離。當氣流分離時，產生的壓力分布與無粘流不同，隨著產生的邊界層厚度的增加，切應力減小，直至分離點減至零。對表面的壓力和切應力進行積分可得到壓差阻力和表面摩擦阻力，它們的總和就是包括誘導阻力在內的全部外部阻力。3）誘導阻力誘導阻力是伴隨升力而產生的阻力成分：式中:CL—誘導阻力系數；CDi—升力系數；λ—寬長比（總寬／總長）；β—修正系數。圖5-12不同尾部外形的汽車的尾流流態圖圖5-13改變尾部傾角對氣動阻力系數CD及后軸升力系數CLR影響的一例3.降低空氣阻力系數CD的措施改善轎車前端形狀改善后窗傾角和車頂拱度正確選擇離地間隙放置擾流板優化發動機艙內流場1）改善轎車前端形狀。圖5-14改善轎車前端形狀圖5-15改善轎車前窗傾角、圓弧轉角2）改善后窗傾角和車頂拱度圖5-16改善后窗傾角圖5-17改善車頂拱度3）正確選擇離地間隙圖5-18離地間隙e對CD以及升力系數CL的影響4）放置擾流板圖5-19車尾部擾流板對CD的影響圖5-20后視鏡對CD的影響5）優化發動機艙內流場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

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表5-2不同形式氣流流過冷卻系統后對汽車風阻系數的影響

冷卻氣流流經冷卻系統的壓力損失有:

冷卻空氣經過進氣格柵的壓力損失為△PG；流向散熱器過程中沿程摩擦阻力和渦流而造成的壓力損失為△PE；流過散熱器壓力損失為△PK；流經風扇的壓力升高△PV。某轎車冷卻系統中壓力變化場和冷卻空氣流場示意圖三、車身造型設計的發展趨勢車身造型進一步強調空氣動力化。發動機的布置形式。設置前、后擾流板等氣動力學附加裝置，改善氣流的流動狀況。車身乘員艙仍要處于前后輪