第六讲汽车造型设计与空气动力学课件.ppt
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1、2022-11-27第六讲汽车造型设计与空气动力学第六讲汽车造型设计与第六讲汽车造型设计与空气动力学空气动力学第六讲汽车造型设计与空气动力学概要概要v汽车空气动力学性能汽车空气动力学性能汽车行驶时所受到的气动力和力矩汽车行驶时所受到的气动力和力矩改善汽车空气动力性能的措施改善汽车空气动力性能的措施汽车空气动力学的发展阶段汽车空气动力学的发展阶段整体优化法设计整体优化法设计v汽车造型设计汽车造型设计汽车造型设计的发展过程汽车造型设计的发展过程汽车造型技术与方法汽车造型技术与方法第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能1.汽车行驶时所受到的气动力和力矩气动力F
2、:将整个汽车外表面上压力合成而得到作用在汽车上的合力。风压中心CP:合力在汽车上的作用点。质心CG迎风面积迎风面积S车身形状系数车身形状系数第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能气动阻力气动阻力:气动升力气动升力:侧向分力:侧向分力:第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能纵倾力矩纵倾力矩又称俯俯仰力矩又称俯俯仰力矩My,(以使汽车抬头为正以使汽车抬头为正):式中式中 Xc,Zc风压中心到质心的距离;风压中心到质心的距离;L特征长度,一般指汽车轴距;特征长度,一般指汽车轴距;CMy俯仰力矩系数。俯仰力矩系数。横摆力矩
3、横摆力矩Mz(以汽车右偏为正以汽车右偏为正):侧倾力矩侧倾力矩Mx(以汽车右倾为正以汽车右倾为正):第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能2.汽车的空气阻力正比:正比:空气阻力系数空气阻力系数CD,迎风面积迎风面积S,空气密度空气密度及及车速车速v2分为分为5个部分:个部分:形状阻力形状阻力 摩擦阻力摩擦阻力 诱导阻力诱导阻力 干扰阻力干扰阻力 内部阻力内部阻力第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能阻力名称产生原因影响因素一般轿车CD=0.45理想型跑车CD=0.20形状阻力汽车前后压差车身表面形状及其交接处的转折
4、方式 58%70%摩擦阻力空气与车身摩擦车身表面的面积和光顺程度9%20%诱导阻力空气升力的纵向分力气动升力7%0干扰阻力扰动表面突起和各种附件14%5%内部阻力内循环阻力冷却气流和车内通风12%5%第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能3.汽车的空气升力正比正比升力产生的原理升力产生的原理CZ上下表面曲上下表面曲率率上下表面压上下表面压差差f(x)反映了车身形状和位置状反映了车身形状和位置状态对升力的影响程度,是态对升力的影响程度,是评价汽车升力特性的重要评价汽车升力特性的重要指标。指标。提示:提示:为安全考虑,减小气动升力比降低气动阻力更为重要为安全
5、考虑,减小气动升力比降低气动阻力更为重要!第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能降低升力的措施:(1)采用负迎角)采用负迎角迎角迎角:汽车前、汽车前、后形心的连线与后形心的连线与水平线的夹角。水平线的夹角。前高后低为正前高后低为正,迎角越大迎角越大,升力越大升力越大 造型应前低后高,造型应前低后高,产生负升力更好!产生负升力更好!第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(2)在汽车前端底部、后端加扰流板)在汽车前端底部、后端加扰流板 第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(3)
6、车尾地板向上翘起一个角度)车尾地板向上翘起一个角度 第六讲汽车造型设计与空气动力学(4)汽车底部板向两侧略微上翘)汽车底部板向两侧略微上翘 使底部气流有一部分流向两个侧面。当气流向两侧疏使底部气流有一部分流向两个侧面。当气流向两侧疏导时加快了底部的气流速度而使升力下降。导时加快了底部的气流速度而使升力下降。(5)斜背加)斜背加”鸭尾鸭尾”一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能4.汽车的空气动力稳定性风压中心在风压中心在质心前边不好!质心前边不好!第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车
7、的空气动力学性能使风压中心和汽车重心重使风压中心和汽车重心重合合;形心在质心之后形心在质心之后,靠近后轮靠近后轮;质心在质心在L(轴距轴距)/2之前;之前;尽量使风压中心和汽车重尽量使风压中心和汽车重心位于同一水平面心位于同一水平面.第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能5.改善汽车空气动力性能的措施5.1 汽车外形的设计汽车外形的设计(1)汽车头部的平面和侧面形状轮廓线应尽量圆滑)汽车头部的平面和侧面形状轮廓线应尽量圆滑 第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(2)车头前端应尽量低矮)车头前端应尽量低矮第六讲汽车
8、造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(3)头部与前风窗下缘的交接处)头部与前风窗下缘的交接处,前风窗顶部与顶盖的交前风窗顶部与顶盖的交接处以及前风窗两侧的拐角等过渡区域都应尽量地圆滑接处以及前风窗两侧的拐角等过渡区域都应尽量地圆滑第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(4)汽车中部应呈腰鼓形)汽车中部应呈腰鼓形,汽车纵向的最大横截面不宜过汽车纵向的最大横截面不宜过分地前移分地前移,以降低汽车的升力系数值以降低汽车的升力系数值;(5)汽车的底部形状最好采用整体平顺的底板)汽车的底部形状最好采用整体平顺的底板,减小升力减小升力
9、.(6)汽车车身的后部采用逐渐缓慢收缩的长尾式)汽车车身的后部采用逐渐缓慢收缩的长尾式.(7)注意驾驶室向后部车厢的过渡)注意驾驶室向后部车厢的过渡,避免形状的突变避免形状的突变.第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能5.2 利用附加装置减小风阻利用附加装置减小风阻(1)前部扰流器)前部扰流器 第六讲汽车造型设计与空气动力学一、汽车的空气动力学性能一、汽车的空气动力学性能(2)后部扰流器)后部扰流器 可使后窗后部的负压力降低;可使后窗后部的负压力降低;又可引导气流将后窗表面清又可引导气流将后窗表面清洗,避免尘土附着而影响后视洗,避免尘土附着而影响后视野野
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