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汽车车身设计:提升轿车气动性的5个关键措施

时间:2023-10-01 理论教育 版权反馈
【摘要】:关注车身头部的造型。汽车的中部应呈腰鼓形,且向后逐渐收缩的形状为最好。对于小客车,沿汽车纵向的最大横截面不宜过分前移,以免造成气流过早的分离。图5-23为前扰流板对气动阻力系数C D和前轴升力L F的影响。图5-25为后扰流板设计对C D和C LR的影响,在轿车后车体上是否应安装扰流板,要视后车体的形状及在其上气流的流动状况而定。如前所述,车身的后部形状对尾部气流有显著影响。

汽车车身设计:提升轿车气动性的5个关键措施

(1)关注车身头部的造型。汽车头部造型时,对于轿车应使头部尽量低矮,且在俯视图中呈半圆形。

(2)注意车身表面各部件交接的过渡。如头部与前风窗下缘的交接处、前风窗顶部与顶盖的交接处等过渡应圆滑,防止气流分离而产生涡漩,以达到降低空气阻力系数的目的。

(3)精心设计前风窗A柱及流水槽等。前风窗玻璃与侧面交接处的前风窗立柱(A柱),因其正好位于前方来流向两侧流动的拐角处,产生气流分离,使阻力增加,因而要精心设计。

(4)注意前风窗与水平面的夹角最好为40°±2°。试验证明,继续减小这个角度不能得到更好的效果。

(5)注意车长的纵向形状。汽车的中部应呈腰鼓形,且向后逐渐收缩的形状为最好。在汽车的侧面玻璃设计时,应使其尽量接近汽车的外表面,同时装在车外的附件,如门把手、车灯等应隐入车身内。

(6)注意沿汽车纵向的最大横截面的设计。对于小客车,沿汽车纵向的最大横截面不宜过分前移,以免造成气流过早的分离。为了减小汽车车身前后间的压力差,采用一个逐渐缩小的非常长的尾部是较理想的,但这样长的尾部不可能与汽车实用情况相适应。由试验数据可知,应采用陡然割尾的形状。

(7)汽车底部的形状设计。汽车底部最好采用整体平顺的地板,并应尽量避免零部件的凸起。

(8)选择合适的进风口与出风口。为了减小汽车发动机冷却和车身内部通风所引起的空气阻力,应将空气引向散热器及通风系统的进风口,使其位于车身正压力较大(前脸和前风窗下部),出风口最有利的位置则是负压力较大的地方(发动机罩前端、车顶和侧面后部)。汽车的前脸与前风窗下部受到较大的正压力,而负压力则是由于气流急剧的转折而形成的真空度,因此其高峰出现在车身各个拐角处。

(9)安装各种扰流板。在轿车车头下部安装扰流板,或在车身后部设置扰流板。在前部设置扰流板,目的在于减少流入底部的空气量,以免在车底不平整处产生过大的涡流强度与阻塞气流,达到减小阻力系数与升力系数的目的;在车身后部设置扰流板,目的在于推迟涡流的产生,减弱涡流的强度,并形成局部正压力,以降低气动阻力系数和升力系数。图5-23为前扰流板对气动阻力系数C D和前轴升力L F的影响。图5-24为后扰流板尺寸对C D和C LR的影响。图5-25为后扰流板设计对C D和C LR的影响,在轿车后车体上是否应安装扰流板,要视后车体的形状及在其上气流的流动状况而定。

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图5-23 前扰流板对气动阻力系数C D和前轴升力L F的影响

图5-24 后扰流板尺寸对气动阻力系数CD和后轴升力系数CLR的影响

图5-25 后扰流板尺寸对气动阻力系数CD和后轴升力系数CLR的影响

对于扰流板的尺寸,即高度和安装角度,还要通过风洞试验来决定。

(10)轿车地板形状。将轿车地板做成既有纵向翘曲,又具有横向翘曲的形状使底部气流顺畅地流出,减轻气流阻塞,降低阻力。

(11)注意车身的后部形状。如前所述,车身的后部形状对尾部气流有显著影响。快背式车身(直背式)φ<30°的气动阻力小于方背式(φ>30°)。快背式后窗处在平顺的气流中,在气流冲刷下不易附着脏物,其尾流区也较小,因而气动阻力比方背式要小。Audi 100—Ⅱ型(CD=0.45)和Audi 100—Ⅲ型(CD=0.30)两种车身形状的差别概括为:Ⅱ型经过更加圆形化后就发展成Ⅲ型。用空气动力学的术语来说,就是车身从一种产生较多的气流剥离与涡流的形状,发展成产生较少的气流剥离与涡流的形状。

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