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空氣動力學部件的作用機理

2019-02-15 22:51:53·  來源：AutoAero  作者：梁繼續(xù)  
　
世界上有圓滾滾的車，也有方方正正的車。無論賽車還是卡車都有些奇怪的部件，它們都想充分利用空氣動力學。空氣動力學就是研究氣流和移動物體間的相互作用。空氣
世界上有圓滾滾的車，也有方方正正的車。無論賽車還是卡車都有些奇怪的部件，它們都想充分利用空氣動力學。
空氣動力學就是研究氣流和移動物體間的相互作用?？諝鈩恿W的兩大力是阻力和升力。阻力是空氣阻礙一輛車移動的力，而升力是由空氣垂直作用于汽車的力。
升力有積極的作用，比如飛機飛起來；也有消極作用，就是下壓力。
汽車移動會和物體接觸，就會產生阻力。阻力大概等于速度的平方乘以風阻系數和迎風面積。風阻系數取決于很多因素，比如一個物體的大概形狀，表面粗糙度以及它的速度。一塊磚的風阻系數很糟糕，是1；但一滴水珠，最符合空氣動力學的形狀，風阻系數僅僅為0.05。
當你低速行駛，空氣都不算啥，阻力不大，就算車子像磚一樣，也有足夠動力把空氣推開。在汽車誕生的早些年，汽車制造商不怎么在乎車的形狀，因為巡航速度幾乎都不超過45英里每小時。
最早創(chuàng)造陸地極速的賽車手很快意識到將他們的車流線型化。
由于速度加快，阻力也會顯著增大，有人形容這是指數級增長，70英里每小時產生的阻力是35英里每小時的4倍，這意味著需要做很多功才能驅動車子劃過空氣。
例如一個移動的板磚，空氣在它的前端堆積，產生一個高壓區(qū)，而在后邊會形成一個低壓氣穴，從而產生壓差。此時，不只有物體移動產生的摩擦力，還有一股力試圖把板磚往后拽。這樣看來，阻力是決定燃油經濟性和極速的重要因素，將風阻系數從0.3降到0.25能讓車用一加侖汽油多走1英里。
但如果兩輛不同的車以同樣的速度行駛，總體阻力上更流線型的車還是會比沒那么流線型但更小的車要大。也許你會想F1賽車超級快的，它們肯定特別符合空氣動力學，然而F1賽車的風阻系數大概是0.7，比一輛面包車風阻系數還大。這是因為F1賽車設計時都會考慮到空氣的升力，為了拿下一個快的圈速，牽引力、抓地力和速度、馬力同等重要。
實際上按著一輛車不讓它飛上天有助于改善抓地力，而以空氣的負升力，也就是下壓力，按著輪胎更有助于改善抓地力。下壓力也會帶來成噸的阻力，但這是值得的。因為如果沒了這些力，F(xiàn)1賽車只能以100英里每小時的速度開著，而有了對輪胎施加的額外下壓力，它們的抓地力增強，過彎速度提高。
伯努利定律說快速移動的流體產生的壓力會比慢速的流體小。因此當氣流以更快的速度吹過底部，稍慢的速度吹過頂部時產生下壓力。
把尾翼造成機翼一樣的形狀，當空氣吹過一個彎曲表面，它會試著沿著那個表面流動，這叫做康達效應。需要流動更遠的空氣會加速，這就造成了壓力的不平衡，進而有了升力或者負升力。因此，安裝尾翼的方向決定了它產生升力還是負升力。
當空氣沿著車彎曲的車頂弧線流過產生快速平滑的氣流時，一塊低壓區(qū)就在后面產生了，此時加裝擾流板會干擾空氣氣流的方向，有助于減少升力。但后方的下壓力過大會產生轉向不足，當安裝了前擾流板后，會增加對前輪的下壓力，增加行駛穩(wěn)定性。
 
如有意相關技術合作，請聯(lián)系張英朝教授，發(fā)郵件至：yingchao@jlu.edu.cn！ 
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