（四）

下車(chē)體的形狀對(duì)氣動(dòng)力的影響1、

下車(chē)體離地間隙e的影響①下車(chē)體的阻力和升力的產(chǎn)生

分流到汽車(chē)底部的氣流要沖刷底部的粗糙物和粗糙表面，產(chǎn)生如前所述的汽車(chē)邊界層和底部被誘導(dǎo)著一起運(yùn)動(dòng)的旋渦區(qū)，形成對(duì)底部氣流的壅塞作用，這個(gè)區(qū)域的大小決定著壅塞作用的強(qiáng)弱，由于上述流動(dòng)機(jī)制而使阻力增大，氣流速度降低，壓強(qiáng)升高，升力增大。故氣動(dòng)阻力和升力較大。該區(qū)域的大小受邊界層厚度和底部離地間隙的影響。②減小e對(duì)阻力和升力的影響（在一定的速度下邊界層厚度為常數(shù)）a、

在一定的車(chē)速下，當(dāng)e較小時(shí)，小，后部的渦輪區(qū)大，壅塞作用強(qiáng)，壓強(qiáng)升高；使預(yù)定流向底部的氣流流向上部或側(cè)面，這部分氣流量的增大，破壞了上部最佳流動(dòng)機(jī)制，另一方面增大了汽車(chē)底部的上卷旋渦。破壞了整車(chē)的氣動(dòng)特性，故增大。當(dāng)e增大時(shí)增大、后部渦流區(qū)減小，壅塞作用下降，另外，各面的氣流量的匹配趨于合理故下降。

c、當(dāng)e增大到一定的數(shù)值時(shí)，形成底部的最佳流動(dòng)機(jī)制，各面的氣流量達(dá)到最佳匹配狀態(tài)，地面效應(yīng)的影響最小，故達(dá)到最小值。這時(shí)出現(xiàn)該車(chē)速下的最佳間隙。d、當(dāng)間隙進(jìn)一步增大時(shí)，流經(jīng)底部的氣流量增大，使預(yù)定流向頂面和側(cè)面的氣流，流向底部，破壞了最佳流動(dòng)機(jī)制，因而使氣動(dòng)性能惡化，阻力和升力回升。上述變化如圖4－42

③最佳離地間隙和車(chē)速的關(guān)系

對(duì)于一定的車(chē)型，在不同的車(chē)速下進(jìn)入底部的氣流量不同，流動(dòng)機(jī)制不同，故在一定的車(chē)速下對(duì)應(yīng)一定的最佳間隙。因?yàn)檐?chē)速不同進(jìn)入汽車(chē)底部的氣流速度不同，不同，后部渦流區(qū)大小不同，壅塞作用不同，所以最佳離地間隙不同。關(guān)系：渦流區(qū)減小、壅塞作用減弱、減小渦流區(qū)增大、壅塞作用增強(qiáng)、增大。例如福特公司的ProbeIV車(chē)，底部就設(shè)有調(diào)節(jié)擋板，以調(diào)節(jié)不同車(chē)速下的最佳離地間隙。調(diào)節(jié)范圍：０～１８km/h100mm18~64km/h85mmv大于64km/h時(shí)50mm

④底部粗糙度不同時(shí)，離地間隙的影響不同，底部氣流的流動(dòng)情況受粗糙度的影響較大進(jìn)而和地面效應(yīng)的關(guān)系業(yè)不同。如圖4－43所示：

2、下車(chē)體縱傾角的影響

a、

轎車(chē)可以看成翼展較短的機(jī)翼，由前述知，在一定的范圍內(nèi)Y正比于，故。b、

另一方面增大，迎風(fēng)面積增大，破壞了原有的氣動(dòng)特性，故氣動(dòng)阻力增大。。當(dāng)取負(fù)值時(shí)，后端底部上翹，底部向尾流開(kāi)放，尾流負(fù)壓影響底部，使底部后端渦流區(qū)減小，氣流通暢，阻力下降，p下降、升力下降、故。c、

不同車(chē)型對(duì)應(yīng)不同的曲線(xiàn)。

如圖4－44所示3、下車(chē)體曲率的影響1）

下車(chē)體的縱向曲率a、影響的機(jī)理：當(dāng)汽車(chē)底部有一定的縱向曲率時(shí)，上下表面趨于對(duì)稱(chēng)減小了上表面的速度差和壓強(qiáng)差，另一方面當(dāng)一定的縱向曲率時(shí)，后部上翹，向尾流開(kāi)放，使尾流的負(fù)壓影響底部，使底部渦流區(qū)減小、氣流通暢，故阻力升力減小。

a、

b、影響（兩個(gè)概念）中弧線(xiàn)：沿汽車(chē)縱軸各截面中點(diǎn)的連線(xiàn)。彎度：中弧線(xiàn)相對(duì)前后緣點(diǎn)的相對(duì)距離如圖4－45所示，當(dāng)有一定的縱向曲率時(shí)，當(dāng)達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，達(dá)到最小值，f進(jìn)一步減小時(shí)，會(huì)出現(xiàn)前部阻力增大、后部分離的情況，所以。。

c、

底部后翹

對(duì)于底部沒(méi)有縱向曲率的汽車(chē)，采用底部后翹的方式，也可獲得上述效果，后翹時(shí)底部向尾流開(kāi)放，尾流負(fù)壓進(jìn)入底部，,如同增大底部縱向曲率一樣，后翹角更大時(shí)出現(xiàn)分離，。

2）

下車(chē)體橫向曲率的影響

適當(dāng)?shù)臋M向曲率，可有利于底部氣流向兩側(cè)分流，減輕底部的壅塞，減小底部氣流的阻力和壓強(qiáng)，從而使氣動(dòng)阻力和升力下降,但過(guò)大的橫向曲率，會(huì)使更多的氣流向兩側(cè)分流，使誘導(dǎo)旋渦增強(qiáng)，增大誘導(dǎo)阻力和升力，氣動(dòng)特性趨于惡化。故底部橫向曲率的設(shè)計(jì)常與底部側(cè)裙的設(shè)計(jì)一起考慮，使之達(dá)到較為完善的流動(dòng)機(jī)制，既有利于降低氣動(dòng)阻力和升力，又不產(chǎn)生較大的誘導(dǎo)旋渦。

4、下車(chē)體擾流器的影響

1）

擾流器的位置：以三種極端情況討論之a(chǎn)、當(dāng)后端封死時(shí)

最大，車(chē)底向前部正壓開(kāi)放，b、當(dāng)放在地面上

中等

氣流全部流向上部升力中等。c、

前部封死，底部向尾流開(kāi)放，尾流負(fù)壓進(jìn)入底部，故最小。

２)擾流器形式對(duì)氣動(dòng)力的影響（１）改善機(jī)理a、如圖４—４８安裝底部擾流器可以改善流動(dòng)特性，使前部渦流區(qū)減小、氣流平順，故氣動(dòng)阻力減小。b、擾流器可以對(duì)底部凸凹不平的粗糙物起到屏蔽作用，減小氣流對(duì)這些粗糙物的沖刷，圖4－49為某車(chē)型安裝擾流器后，中心對(duì)成面上的壓強(qiáng)變化情況，由圖知：安裝擾流器后上表面負(fù)壓變小，下表面負(fù)壓增強(qiáng)，故氣動(dòng)升力下降。（2）

擾流器形式對(duì)氣動(dòng)力的影響

形狀位置不同時(shí)，對(duì)的影響不同，圖4－50VW1600X（巴西產(chǎn)）為安裝擾流器后的特性曲線(xiàn)，由圖知B40獲得最小的阻力值

3%21%,K120

獲得最小的阻力值50％。由圖還可以看出，速度愈高升力下降愈明顯。

（3）

凸起唇有些車(chē)型不單獨(dú)設(shè)置擾流器，設(shè)置如圖4－51所示的凸起唇，這種凸起唇起著擾流器的作用。

5、輪子和輪坑的影響

（1）

車(chē)輪處氣流流動(dòng)的復(fù)雜性前部氣流受阻向兩側(cè)分流，并產(chǎn)生分離；由于空氣的粘性作用，在車(chē)輪帶動(dòng)下旋轉(zhuǎn)，被帶入空腔加速，在前部向兩側(cè)噴出，加劇分離，這種流動(dòng)的復(fù)雜性對(duì)氣動(dòng)特性有重要影響，如圖4－52所示。

(2)改進(jìn)措施a、

增加h──進(jìn)入輪腔的深度，當(dāng)h增大時(shí)，由于輪罩的屏蔽作用減小。如圖4－53所示：h時(shí)屏蔽作用增強(qiáng)，進(jìn)入輪坑的氣流量減小，在前面噴出時(shí)對(duì)側(cè)面氣流的干擾減輕，故下降。b、氣流導(dǎo)板如圖4－54所示，安裝這種導(dǎo)板后，可以對(duì)氣流起疏導(dǎo)作用，使氣流平順減小分離的可能性。氣動(dòng)阻力下降。3/8模型的試驗(yàn)結(jié)果表明氣動(dòng)阻力系數(shù)下降5％。

c、輪罩為了減輕輪子轉(zhuǎn)動(dòng)對(duì)氣流的干擾，安裝如圖4－55所示的輪罩，有的車(chē)在側(cè)面加金屬蓋板將側(cè)面屏蔽起來(lái)，也可起到屏蔽作用，對(duì)于前輪，為了靈活轉(zhuǎn)向在蓋板周?chē)O(shè)有特殊橡膠，可不妨礙轉(zhuǎn)向。這種蓋板或輪罩可使下降9％。

6、

減小底部氣流阻力的氣流擋板如圖4－56所示，對(duì)于有些車(chē)型上卷旋渦較強(qiáng)，將上部流線(xiàn)向上推移，使尾渦區(qū)增大，氣動(dòng)阻力增大；另一方面由于上卷旋渦靠近后體，形成對(duì)后窗的嚴(yán)重污染，為此安裝擋板，使上卷旋渦減弱并遠(yuǎn)離車(chē)體，上部流線(xiàn)下移，尾渦區(qū)減小，氣動(dòng)阻力下降。這種設(shè)計(jì)有可能使底部阻力增加，但靜效益仍然相當(dāng)可觀。

7、

底部側(cè)擋風(fēng)板對(duì)于某些車(chē)型，汽車(chē)底部向兩側(cè)分流量太大，增強(qiáng)了側(cè)面的螺旋流強(qiáng)度，增大，同時(shí)加劇了側(cè)面的污染。為此安裝側(cè)擋風(fēng)板，限制過(guò)多的氣流向兩側(cè)分流可以獲得好的效果。圖4－57示出了其高度對(duì)的影響：由圖知曲線(xiàn)較平坦，斜率較大。原因只是誘導(dǎo)成分和該旋渦關(guān)系密切，其余成份受其影響較小，而升力和該旋渦關(guān)系密切，由式知：在一定情況下成直線(xiàn)關(guān)系，故斜率較大。

8、

底部平整化

將底部用平板封閉起來(lái)，可避免底部氣流直接沖擊底部的粗糙物，降低能量損失，可獲得好的效果。圖4－58為Audi-100III底部平整化的例子，下降。

（五）

小轎車(chē)氣動(dòng)外形的優(yōu)化設(shè)計(jì)例1圖4－59

由0.48下降到0.32見(jiàn)圖。

空氣動(dòng)力性能數(shù)據(jù)

Audi-100III

Audi-100II

不同側(cè)滑角時(shí)的

0050150

0.30.310.36

0.420.430.46

迎風(fēng)面積（m2）

前輪升力系數(shù)后輪升力系數(shù)

V＝100km/h的室內(nèi)噪聲

2.05

0.615

0.01

0.12

672.00.84

0.150.12

69例1、

Audi-100IIAudi-100III后性能指標(biāo)的變化見(jiàn)下表§4－4運(yùn)動(dòng)汽車(chē)和賽車(chē)的

氣動(dòng)設(shè)計(jì)

運(yùn)動(dòng)汽車(chē)和賽車(chē)的空氣動(dòng)力學(xué)a、特點(diǎn)：速度高，運(yùn)動(dòng)汽車(chē)200km/h賽車(chē)320～1000km/h歐洲目前研制的超音速汽車(chē)1235km/h我國(guó)已建成第一所汽車(chē)運(yùn)動(dòng)學(xué)校，94年10月4日成立于北京。

b、氣動(dòng)阻力和升力減小的意義阻力下降油耗降低，更重要的是速度提高。升力下降可增大前、后輪和地面的附著力。前輪升力升高，可使導(dǎo)向失靈，后輪升力增大，影響穩(wěn)定性。c、方法：除在車(chē)體上采取措施外，著重附加裝置。

一、

運(yùn)動(dòng)汽車(chē)長(zhǎng)距離比賽用汽車(chē)，為了有較好的氣動(dòng)特性，往往設(shè)計(jì)成魚(yú)型和楔型，魚(yú)型汽車(chē)升力大，而汽車(chē)又不能完全按楔型設(shè)計(jì)，故必須在減小阻力和升力上下工夫。（一）

前部擾流器的影響如圖4－61所示，在某運(yùn)動(dòng)汽車(chē)的前下部安裝擾流器，可以大幅度降低前輪的升力系數(shù)。擾流器的高度和關(guān)系密切，由圖知而先降低后上升，但變化不大。增大時(shí)，加凸起唇效果也非常明顯，如圖4－62所示。

（二）后部擾流器后部擾流器可以滯緩高速氣流，破碎旋渦，對(duì)運(yùn)動(dòng)速度比較高的運(yùn)動(dòng)汽車(chē)尤為重要。圖4－63為氣動(dòng)阻力系數(shù)和的關(guān)系。由圖知：隨的增大而明顯下降；先降低后上升，增大。有些汽車(chē)為了獲得更小的后輪升力，裝有大型后部擾流器如圖4－64和4－65所示。

由圖知，這種后部大型后部擾流器對(duì)降低后輪升力，在高速區(qū)間特別有效。

二、

賽車(chē)外形的氣動(dòng)設(shè)計(jì)總體特點(diǎn)：扁平，優(yōu)點(diǎn)迎風(fēng)面積小，重心低不易傾翻造型有自身的特點(diǎn)。（一）

頭部和尾部的形狀1、

頭部：圖4－66給出了三種頭部設(shè)計(jì)的氣動(dòng)參數(shù)

2、圖4－67給出了三種尾部的設(shè)計(jì)方式（二）后部負(fù)升力翼對(duì)氣動(dòng)力的影響

1、

何謂負(fù)升力翼：安裝在后軸上面具有負(fù)攻角的翼型2、升力系數(shù)和h的關(guān)系當(dāng)h較小時(shí)，翼面和車(chē)身間隙較小，其間流速高，車(chē)身上產(chǎn)生的升力抵銷(xiāo)一部分負(fù)升力翼的負(fù)升力，當(dāng)h增大時(shí)，這種影響減小，升力系數(shù)下降。當(dāng)h增大到一定數(shù)值時(shí)升力系數(shù)不再變化不變。

3、車(chē)輪的影響由于負(fù)升力翼安裝在后輪上方，翼型上的環(huán)流和車(chē)輪上的環(huán)流相互影響，使負(fù)升力翼的作用減弱，如圖4－70所示。為了克服這種弊病，可將車(chē)輪屏蔽起來(lái)或?qū)⒇?fù)升力翼設(shè)計(jì)在兩輪的中間。

4、

后部負(fù)升力翼的位置當(dāng)后部負(fù)升力翼的氣動(dòng)中心設(shè)計(jì)在后輪之后時(shí)，和產(chǎn)生的抬頭力矩，影響汽車(chē)的穩(wěn)定性，故最好設(shè)計(jì)在后輪之前

（三）

前部負(fù)升力翼和溜出物1、何謂前部負(fù)升力翼安裝在前輪附近使之產(chǎn)