1.气动阻力系数的定义
气动阻力系数CD亦称空气阻力系数或风阻系数,它的物理意义是单位气流动压力在每m2迎风面积上所产生的空气阻力。其表达式为
式中 FX——气动阻力(N);
A——汽车的迎风面积(m2);
q——动压力(Pa)。
气动阻力系数CD是一个无量纲数,它的数值通常通过风洞试验测得。在理论上,气动阻力系数只与汽车的外形形状有关,与形状的大小无关。气动阻力系数CD是评价汽车气动阻力特性的主要指标,要减小空气阻力以达到既速度快又低油耗的目的,就必须减小气动阻力系数。
2.气动阻力系数的历史变化
图5-21给出了1920年以来轿车气动阻力系数的变化情况。从图中看出,在这八十年的历程中,轿车的气动阻力系数几乎呈逐年下降趋势。气动阻力系数的减小反映了汽车车身造型的进步,它是汽车空气动力学研究不断取得成果的体现。
其间,20世纪60~70年代,气动阻力系数略有回升,其原因主要是因为在这段时间里,以美国为代表的轿车更多地注重追求豪华和乘坐舒适性,导致车身外形扩大,外部装饰件过多,以牺牲部分气动阻力为代价。
20世纪70年代世界发生石油危机。轿车主要生产国普遍重视开发节能低油耗轿车,尤其是日本轿车以其外形紧凑、重视燃油经济性而逐渐占领国际市场,促使气动阻力系数得以重显下降走势。
图5-21 气动阻力系数的历史变化(www.xing528.com)
20世纪70~80年代,绝大部分轿车的气动阻力系数在0.4~0.5之间。
20世界90年代以来,根据国际市场销售的106种常见品牌轿车的气动阻力系数统计,其范围在0.27~0.41之间,平均值为0.332。
但是,气动阻力系数的降低不是无止境的,对于实用的乘用车而言,其气动阻力系数难以低于0.20。因为乘用车毕竟是交通工具,它必须设置发动机室、乘员室、行李箱、后视镜、车轮等,同时车身的长、宽还要受到交通条件的限制,因此即使车身流线形做得尽可能好,也得存在一定的气动阻力系数值;如果光是一个理想的流线形体是没有实用意义的。
气动阻力系数已经越来越受到汽车厂家的重视,国外许多汽车厂家都拥有自己的风洞测试场地,为其推出每一款新车做风阻测试。2009年9月,我国第一个“汽车风洞”在上海同济大学正式落成启用。从此,我国自主品牌轿车就用不着花那样高昂的外汇到国外去做“风洞”试验了。
3.各类型汽车的气动阻力系数
不同车型的气动阻力系数范围大致如下:
创纪录车和研究性车型:CD=0.15~0.20
轿车:CD=0.28~0.42
载货汽车:CD=0.55~1.1
二轮车:CD=0.32~1.2
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