汽车工程应用力学：来流分流和表面压强分布

根据伯努利定律，物体表面某点的静压强与动压强之和总是一个常数。因此汽车表面的静压强是取决于该处表面的气流速度，速度高些则静压强低些，反之亦然，具体可由压力系数C_p的表达式（5-32）来判断。即

当来流与车头相遇，气流受到阻滞，使气流速度u大大降低，因而在车头形成正压区。之后，气流在驻点处分别绕上、下汽车表面和进入汽车内部等3部分流动，如图5-39所示。因为只探讨汽车表面压强分布，故这里只考虑绕上、下汽车表面气流流动状况。

轿车表面的压强分布如图5-40所示。流向汽车上方的这部分气流，在流经车头上缘角时，由于上缘角曲率大，气流往往来不及转折而出现局部分离。这时的气流速度也较大，因而在此处形成负压峰值区（亦称吸力峰）。然后，气流又重新附着于发动机室盖上，发动机室盖通常有一定坡度，其表面上气流仍然较快，故压强仍为负值，这样在发动机室盖的前部形成一个较大的负压区。当气流继续流向前风窗玻璃时，由于前风窗玻璃的阻挡，气流在发动机室盖和前风窗玻璃凹角处会发生分离与再附着现象，从而产生一“死水区”，该区内具有正压强。在气流到达前风窗上缘时，由于结构上又是一个转角，因而会在此处再次形成一个吸力峰。之后，气流在顶部流动较为顺畅，流速较快，压强为负值。当气流到达后行李箱盖时，由于后行李箱盖的存在，会对气流产生阻挡作用，因而在后行李箱盖上形成较小的负压区，有时甚至会形成一个正压区。气流顺行李箱盖流动速度加快，并沿后行李箱盖后端上表面切向流出，又形成负压区。

图5-39 来流的分流

图5-40 轿车表面的压强分布

流向汽车下方的这部分气流，在流经车头下缘角时，同样由于下缘角曲率大，气流将出现局部分离而在此处形成吸力峰。然后，气流进入地面与车底之间的间隙，由于地面的存在，气流通道狭窄，气流较快，故压强多为负值，但这是对于车底为光滑的情况而言，实际汽车的底部情况非常复杂，因而必须根据汽车底部的实际结构测得。对于车体气流的横向流动，图中给出的是对称情形。当气流与车体不是对称流动，就会产生气动侧向力，这里不再详述。

图5-41给出了几种典型车型的纵向对称剖面的表面压强分布。由图可知，甲壳虫形、船形、鱼形相对楔形而言，车头部正压区和车尾部负压区，以及车身上顶部的负压区都要大，说明楔形车造型的压差阻力和气动升力都较小，较好地解决了气动阻力和气动升力的问题。

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图5-41 几种典型轿车的纵向对称面表面压强分布

图5-42和图5-43分别给出了轻型客车、货车、大客车的纵向对称剖面的表面压强分布。由图可知，其正压区和负压区的主要区域和峰值都集中在车头部。图5-44为轿车的表面压强分布。对轿车车头上缘的较好处理，可以得到所希望的吸力峰值，从而减小压差阻力。

图5-42 轻型客车和货车的表面压强分布

a）轻型客车 b）货车

图5-43 大客车的表面压强分布

图5-44 轿车的表面压强分布