整车油耗贡献最大的设计因素-空气动力学

2018-06-11 10:37:29·  来源:Pirate Vehicle  
 
说到影响汽车设计油耗,先排除动力总成的发动机热效率的高低,汽车传动效率高低的影响,再排出底盘,半轴,轮胎的影响,其实有另外一个非常重要的因素就是风阻空气动力学了。
说到影响汽车设计油耗,先排除动力总成的发动机热效率的高低,汽车传动效率高低的影响,再排出底盘,半轴,轮胎的影响,其实有另外一个非常重要的因素就是风阻空气动力学了。

下面图为某车型车辆风阻和汽车轮胎和底盘阻力比较图,可以看出,随着车辆速度增大,风阻呈陡增的趋势。



基本在70km/h 时的时候 风产生的阻力就大于汽车原本阻力了。
那么风阻主要与汽车设计哪些因素有关呢?
如下图,风阻于风阻系数,迎风面积,空气密度,车速正相关。



与汽车设计相关的主要两点:
迎风面积:一般由汽车Accommodation and Usage 空间以及实用性这种定位决定的,比如SUV 一般都要大于sedan 就是轿车,轿车一般大于矮小的跑车(但由于跑车需要强大的下压力保持稳定所以他会加扰流板从而保证稳定性)。
风阻系数:主要是由汽车造型,比例决定。
下图是某著名豪华品牌总结风阻系数在各个部分设计所在比重。



他们主要体现在一下五个方面

1,Form drag 贡献最大的外形设计产生的外形阻力,在开发当中主要用CFD去运算,或者参照水滴型设计,所以需要设计师和和性能工程师进行协同工作达到造型和性能的均衡。



2,Cooling Drag 冷却系统设计,在和性能工程师协同设计要达到冷却效能同时也达到风阻系数目标。



3,Interference Drag / Interactions 扰流系统设计,例如有些地方需要增加扰流,例如为了形成下压力尾部加扰流板,有些地方减少风阻,例如翼子板。



4,Surface Friction 表面阻力,现代汽车油漆表面阻力相对影响较小了,第一油漆面已经相当光滑,另外速度确实达不到飞机的速度所以影响相对小。



5,Induced Drag 诱导阻力,主要体现在造型设计汽车或多或少会像上下压力差,从而形成左右漩涡气流,漩涡气流会产生诱导阻力。



汽车设计中空气动力学,和飞机设计空气动力学原理是一样,设计是借鉴相同的。


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