沿汽车车身表面的各气流分离点所处的位置是不一样的,因此气流分离线不是一个规则的轮廓线。所有气流分离点的集合连线称为气流分离线,如图5-25所示。气流分离线所围成的区域在汽车横截面上的投影称为基面。
图5-25 汽车外表面的压力分布及气流分离线(示意)
基面所承受的尾流负压称为基面阻力。其值等于基面面积与尾流区负压强的乘积。实际上,基面的大小就是尾流区横向投影面积的大小。尾流区的负压对汽车有一个向后的真空“吸力”,这就是压差阻力(亦称形状阻力),它阻碍汽车向前行驶。欲减小压差阻力,就必须减小基面,让气流在尾部横截面积尽可能小的部位分离。具有流线形尾部的轿车,应尽可能使气流分离推迟延后,在后端上缘分离最为理想,因为在那个位置所形成的基面最小。
轿车后背的倾角是影响气流分离的直接因素。倾角越小,气流往下的减速增压过程就越缓慢,气流就越不易发生分离。试验表明,当后背倾角不大于10°时,在一般情况下气流不会在后背表面上发生分离,而应延迟到后背的末端边缘才发生分离。
欲减小压差阻力,主要是要减小汽车前部的正压区和后部的负压区。要减小前部的正压区,主要是通过尽可能降低车身前部的高度以及尽可能将前部设计成良好的流线形;而要减小后部负压区主要从以下两方面入手:
一是合理设计尾部形状,使气流的自然分离尽可能延后,使基面尽可能小。图5-26a中的车是折背式轿车,气流首先是在顶盖后缘位置①发生分离,接着在后行李箱盖上再附着,最后在箱盖后缘上分离;而图5-26b车同样是折背式轿车,但气流是在后窗玻璃的位置①发生分离,往后再没有附着。这显然图5-26a车的气流分离比图5-26b车延后,基面较小,形状阻力较小,减阻效果较理想。而图5-26c车是斜背式轿车,由于其后背倾角较大,气流在顶盖后缘发生分离(如箭头所指位置),因此具有较大的基面。图5-26d车是敞篷车,气流在前风窗玻璃上缘分离,具有最大的基面。(www.xing528.com)
图5-26 气流在汽车后背发生分离的情景
a)在尾端上缘分离 b)在后窗玻璃上分离 c)在车顶后缘分离 d)在前风窗玻璃上缘分离
轿车背部的突然弯折和凸起物对气流分离有直接影响。如图5-27所示,表面光滑的后背可使气流分离延后,其所形成的基面较小;弯拆的后背和有凸起物的后背将激发气流提前分离,形成较大的基面。
二是保持较小的尾流负压值,换言之,应尽可能使尾流的压强保持在最高值,使尾流区的真空度小些。
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