汽车空气动力学 车堂气动力 前言 ●汽车受到的外力 空气醮力 路面作用力 ◆空气动力 重力 派动凯力 2
1 汽车空气动力学 前 言 汽车空气动力学 ◆ 汽车受到的外力 ◆ 路面作用力 ◆ 空气动力 ◆ 重力 1 2
雷言 ◆空气动力学对汽车性能的影响 对动力性的影响 ·影响高速时的加速性能 影响最高车速 对燃油经济性的影响 对于CdA=0.8m2的轿车 v=65km/h时,55%的能量克服空气阻力 v=90km/h时,70%的能量克服空气阻力 轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别30%,燃油消耗相差达12%以上 对安全性的影响 高速时的加速性能影响行车的安全 空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性 空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性 对汽车外观的影响 汽车的空气动力特性主要取决于汽车外形 幼力学影响着人们的审美观。 雷言 ●汽车空气动力学研究内容 研究汽车运动时,空气对汽车的作用。 清洁蜻在聖腩的影响影声,,通风换气车身表面
2 • 对动力性的影响 • 影响高速时的加速性能; • 影响最高车速。 • 对燃油经济性的影响 对于CdA=0.8m2的轿车， v=65km/h时，55%的能量克服空气阻力； v=90km/h时，70%的能量克服空气阻力； 轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差别30%，燃油消耗相差达12%以上。 • 对安全性的影响 • 高速时的加速性能影响行车的安全； • 空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性； • 空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性。 • 对汽车外观的影响 • 汽车的空气动力特性主要取决于汽车外形； • 空气动力学影响着人们的审美观。 前 言 ◆ 空气动力学对汽车性能的影响 ◆ 汽车空气动力学研究内容 研究汽车运动时，空气对汽车的作用。 包括：作用力（力矩）、噪声、冷却、通风换气、车身表面 清洁、对附件工作性能的影响等。 前 言 3 4
汽气动力学 1.空气动力学基础知识 1.1连续性方程和伯努利方程( Bernoulli's law) ●连续性方程 对于定常流动,流过流束任一截面的流量彼此相等,即 v1A=p2V2A2=……=常数 对于不可压缩流体(p1=p2=……=常数),有 常数 ·连续性方程是质量守恒定律在流体力学中 的表现形式 汽车周围的空气压力变化不大,可近似认 为空气密度不变 A1\ V 1.气力学基地知识节 伯努利方程 对于不可压缩流体,有: mgz+mp/p+mv22=常数即流体的重力势能 压力势能、动能之和为一常数。 当气体流速不太高时,密度p可视为不变,且气体的重力很小,则 V2=常数或p+pV2/2=常数即静压力与“动压力” 之和为一常数 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表现形式。 流速越大,动压力越大,压力(静压力)越小
3 1.空气动力学基础知识 1.1 连续性方程和伯努利方程(Bernoulli’s Law) ◆ 连续性方程 对于定常流动，流过流束任一截面的流量彼此相等，即 ρ1V1A1= ρ2V2A2 = ······=常数 对于不可压缩流体（ρ1= ρ2 = ······=常数），有 V1A1= V2A2 = ······=常数 • 连续性方程是质量守恒定律在流体力学中 的表现形式。 • 汽车周围的空气压力变化不大，可近似认 为空气密度不变。 汽车空气动力学 ◆ 伯努利方程 对于不可压缩流体，有： mgz+mp/ρ+mV2 /2=常数 即流体的重力势能、 压力势能、动能之和为一常数。 当气体流速不太高时，密度ρ可视为不变，且气体的重力很小，则 p/ρ+V2 /2=常数 或 p+ρV2 /2=常数 即静压力与“动压力” 之和为一常数。 • 伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表现形式。 • 流速越大，动压力越大，压力（静压力）越小。 1.空气动力学基础知识节 5 6
1.金气力学最础知识节 文丘里效应( Venture Effect) 流体经过狭窄通道时压力减小的现象 发动机化油器喉管 同向行舟 热水淋浴器 吹纸条 球浮气流 12空气的粘滞性和气流分离现象 达朗贝尔惇论( d' Alembert's paradox 对于上 左右对称的物体,在气流中所受流体作用的合力应 为零。这显然不符合客观现实情况。( Irrotational flow of a nonviscous nuid about an object produces no drag on the object T liar result is known as d'Alembert's paradox. 在无粘性气流中 在粘性气流中 所受合力为零 所受合力不为零
4 ◆ 文丘里效应(Venture Effect)： 流体经过狭窄通道时压力减小的现象。 吹纸条: 热水淋浴器: 球浮气流： 发动机化油器喉管 同向行舟: 1.空气动力学基础知识节 1.2 空气的粘滞性和气流分离现象 ◆ 达朗贝尔悖论(d’Alembert‘s Paradox) 对于上下对称，左右对称的物体，在气流中所受流体作用的合力应 为零。这显然不符合客观现实情况。(Irrotational flow of a nonviscous fluid about an object produces no drag on the object. This peculiar result is known as d'Alembert's paradox. ) 第一章 空气动力学基础知识 在无粘性气流中， 所受合力为零。 在粘性气流中， 所受合力不为零。 7 8
1.金气力学最础知识节 附面层 boundary layer) 由于流体的粘性,靠近物面处的流体有粘附在物面的趋势,于是有 速较低的区域,即为附面层 附面层随流程的增加而增厚 ·附面层的流态由层流转捩为紊流 转换区1案该附面层 层流附面层 附面层 物面 转换点 1.气力学基地知识节 顺压梯度和逆压梯度 ·顺压梯度:顺流动方向压力降低。(流速↑,压力) 逆压梯度:顺流动方向压力升高。(流速↓,压力 轿车的横截面积分布和气流压力梯度 经>压样度),《压样 长度X
5 ◆ 附面层(boundary layer) 由于流体的粘性，靠近物面处的流体有粘附在物面的趋势，于是有一流 速较低的区域，即为附面层。 • 附面层随流程的增加而增厚。 • 附面层的流态由层流转捩为紊流。 1.空气动力学基础知识节 ◆ 顺压梯度和逆压梯度 • 顺压梯度：顺流动方向压力降低。（流速↑，压力↓） 逆压梯度：顺流动方向压力升高。（流速↓，压力↑） • 轿车的横截面积分布和气流压力梯度 1.空气动力学基础知识节 9 10