汽车动力学之空气动力学.ppt

《汽车动力学之空气动力学.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在PPT专区-天天文库。

1、汽车空气动力学重庆大学汽车系汽车动力学前言汽车空气动力学汽车受到的外力路面作用力：驱动力，路面阻力空气动力重力路面作用力路面作用力空气动力对动力性的影响影响高速时的加速性能;影响最高车速。对燃油经济性的影响例：对于CdA=0.8m2的轿车，v=65km/h时，55%的能量克服空气阻力；v=90km/h时，70%的能量克服空气阻力。轿车空气动力性的差异可使空气阻力相差达30%，燃油消耗相差达12%以上。对安全性的影响高速时的加速性能影响行车的安全；空气升力影响汽车操纵稳定性和制动性；空气动力稳定性影响汽车的操纵稳定性。对汽车外形演变的影响汽车的空气动力特性主要取决于汽车外形

2、；空气动力学影响着人们的审美观。前言空气动力学对汽车性能的影响汽车空气动力学研究内容研究汽车运动时，空气对汽车的作用。包括：作用力（力矩）、噪声、冷却、通风换气、车身表面清洁、对附件工作性能的影响等。前言1.空气动力学基础知识1.1连续性方程和伯努利方程连续性方程对于定常流动，流过流束任一截面的流量彼此相等，即ρ1V1A1=ρ2V2A2=······=常数对于不可压缩流体（ρ1=ρ2=······=常数），有V1A1=V2A2=······=常数连续性方程是质量守恒定律在流体力学中的表现形式。汽车周围的空气压力变化不大，可近似认为空气密度不变。汽车空气动力学伯努利方程(B

3、ernoulli’sLaw)对于不可压缩流体，有：mgz+mp/ρ+mV2/2=常数——流体的重力势能、压力势能、动能之和为一常数。气体的重力很小，若忽略气体的重力势能，则p/ρ+V2/2=常数或p+ρV2/2=常数——静压力与“动压力”之和为一常数。伯努利方程是能量守恒定律在流体力学中的表现形式。流速越大，动压力越大，压力（静压力）越小。1.空气动力学基础知识节文丘里效应(VentureEffect)：流体经过狭窄通道时压力减小的现象。吹纸条:热水淋浴器:球浮气流：发动机化油器喉管同向行舟:1.空气动力学基础知识节1.2空气的粘滞性和气流分离现象达朗贝尔悖论(d’Ale

4、mbert‘sParadox)对于上下对称，左右对称的物体，在气流中所受流体作用的合力应为零。这显然不符合客观现实情况。第一章空气动力学基础知识在无粘性气流中，所受合力为零。在粘性气流中，所受合力不为零。附面层(BoundaryLayer)由于流体的粘性，靠近物面处的流体有粘附在物面的趋势，于是有一流速较低的区域，即为附面层。附面层随流程的增加而增厚。附面层的流态由层流转捩为紊流。1.空气动力学基础知识节顺压梯度和逆压梯度顺压梯度：顺流动方向压力降低。（流速↑，压力↓）逆压梯度：顺流动方向压力升高。（流速↓，压力↑）轿车的横截面积分布和气流压力梯度1.空气动力学基础知识节

5、气流分离现象(FlowSeparation)当气流越过物面的最高点后，气流流束扩大、流速减小，具有逆压梯度。气体是顶着压力的增高流动。在因粘滞损失而使能量较低的附面层内，流动尤为困难。在物面法向速度梯度为零(=0)时，气流开始分离。靠近物面的气流先停止流动，进而反向流动，形成涡流区，将继续流动的气流与物面隔开。1.空气动力学基础知识节evYeY=0尾流区在分离点后，是一不规则流动的涡流区，总体上是静止不动的“死水区”。物体向前运动时，它随之运动，故称“尾流”。尾流区内各点压力几乎相等，与分离点处压力相同。压差阻力(PressureDrag)在物体背流面，流束的扩展受到尾流

6、区的限制，使流束截面比迎流面小，其压力较迎流面低。而尾流区的压力与相邻流体压力接近。这就使物体在主气流方向上受到一个称为“压差阻力”的作用。影响气流分离的因素压力梯度只有在逆压梯度条件下才会产生分离。逆压梯度越大，越易分离。流态紊流可使主气流中的能量更多地传递到附面层，比层流更不易分离。影响流态的因素：雷诺数；物体表面状态。1.空气动力学基础知识节减小压差阻力的措施降低逆压梯度减缓物体背流面的截面变化，使分离点（分离线）向后移，减小尾流区。增大紊流度增大物面的粗糙度。分离是产生在附面层流体没有粘度，就没有附面层。没有附面层，就不会产生气流分离现象。汽车上的分离区气流在前风

7、窗下部、车顶前端、行李舱前部等处分离后，又重新附着，形成分离区（亦称为“气泡”(bubble)）。1.空气动力学基础知识节1.3压力系数定义常用压力系数来表示物体在气流流场中表面各点压力的大小。压力系数定义：　　　　　　　　；　可整理为：CP=P－P∞ρV2/2∞CP=1－()2V∞VＣＰ≤１。ＣＰ＝１处，Ｖ＝０，是驻点。表示方法矢量法坐标法1.空气动力学基础知识节2.汽车空气动力与空气动力矩空气静压力的合力为空气动力，其三个分力分别为：空气阻力(Drag)Ｄ、空气升力(Lift)Ｌ、空气侧向力(SideForce)Ｓ。将空气