汽车外观为什么设计得都大同小异?这些都是汽车上的空气动力学设计知识!

杨羊娱乐 2023-04-13 11:26:29

今天我想和大家探讨一下汽车车身上的空气动力学设计。在日常使用车辆时,油耗是我们最关注的指标之一。虽然我们都知道发动机排量和车重会影响油耗,但是实际上汽车上还有很多空气动力学设计可以对降低油耗发挥重要作用。因此,本期节目将会深入探讨汽车的空气动力学设计,让大家更好地了解它对油耗的影响。

通常,我们使用空气阻力系数来度量车辆在行驶时所受到的空气阻力大小。目前为止,雨滴被认为是具有最小风阻系数的物体之一,约为0.05左右。这是因为在其下落过程中,空气阻力会使其形状呈现出阻力最小的状态。然而,早期一些汽车的外形设计类似于水滴,但却未考虑车轮和行驶系统等因素,导致整个汽车形状不是单纯的水滴形状,因此空气阻力仍然很大。为了更形象地理解汽车的空气动力学,我们可以举个例子。为什么高尔夫球的表面会做成一个又一个的凹坑,而不是光滑的圆润的呢?这实际上也是考虑了空气动力学的设计,因为凹坑可以改变气流,让高尔夫球可以飞得更远。

下面我们来说一些常见车型的风阻系数。老款捷达的风阻系数为0.32,老款奥迪A6的风阻系数为0.28,常见的保时捷卡宴的风阻系数在0.39,而一般越野车的风阻系数要比轿车大。

风阻系数对油耗的影响是什么呢?根据实验表明,空气阻力系数每降低10%,燃油节约大约为7%。举个例子,如果两台车的空气阻力系数分别为0.44和0.25,其他条件相同,空气阻力系数小的汽车每行驶100公里,可以节约约1.7升的汽油。

那么什么是空气阻力的组成?空气阻力产生的原因有很多,例如车体前端的空气流动、车身形状、车辆底部的气流等。车辆设计师可以通过调整这些因素来减小空气阻力,从而提高燃油效率。

首先介绍的是压差阻力,当汽车行驶时,气流会经过汽车上表面和下表面。在汽车尾部的区域,上气流和下气流之间会形成一个负压,从而产生一个向后推动汽车行驶的压力。这种阻力是空气阻力中最大的一种,可以占据总空气阻力的50%到60%。在生活中,我们可以看到三厢车的后风挡上没有雨刮器,这是因为它的负压产生在后备箱的尾部,而两厢车的负压则是形成在后风挡的附近,容易卷起尘土或雨水,所以需要一个雨刮器。这并不是减配,而是基于空气动力学的考虑。

另一个就是干扰阻力,由于汽车上的突出物等部件所导致的阻力。比如后视镜、雨刮器、流水槽等等,它们产生的阻力占总空气阻力的5%到16%。

我们的汽车发动机盖上面有两条凸起的棱线。这些棱线不仅能够给汽车增加肌肉感,更重要的是它们的空气动力学设计可以引导部分气流流向车门后视镜的区域,从而减小空气阻力。另外,前挡风板是一种用于减小进入汽车底部空气量的装置,它能够降低空气阻力。扰流板也是常见的设计元素,它通常分为前后两部分。后扰流板也就是我们所说的尾翼,能够减小汽车产生的升力,从而降低诱导阻力。但是无论是前扰流板还是后扰流板,它们的位置、大小和形状都对其作用起到至关重要的影响。此外,有些车主在侧面会增加裙边设计,这可以使得汽车车身下部更平整,从而减少车轮与空气流动之间的相互作用。另外,一些概念车甚至采用完全包裹车轮的设计,目的是减小车轮产生的空气阻力。现在我们来讲一下敞篷车。如果没有进行空气动力学设计,敞篷车前排会出现负压区域和涡流,从而对驾驶员和乘客产生困扰。因此,敞篷车需要进行特殊设计。一般情况下,敞篷车通过在前排下方引入气流,减小负压区域,消除气流对驾驶员和乘员的干扰。此外,汽车的迎风面积是通过在汽车前部将其投影到墙上来计算的。

通过上面这篇文章分享,相信很多车主朋友对汽车动力空气学设计有了很大的了解。欢迎大家评论区留言讨论。关注我每天给大家分享更多汽车知识!

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