問(wèn)題[51,61]在原理上，通過(guò)計(jì)算流動(dòng)和提供這些仿真數(shù)據(jù)，確定激勵(lì)動(dòng)力學(xué)是可能的然而，因?yàn)樯婕盎跁r(shí)間的現(xiàn)象，要進(jìn)行瞬態(tài)流動(dòng)計(jì)算。這必須包括足夠的時(shí)間跨度，特別是考慮隨機(jī)側(cè)風(fēng)干擾，以便可能在頻率域進(jìn)行評(píng)價(jià)。這通常導(dǎo)致巨大的成本和努力，因?yàn)槠洳荒茉诳山邮艿臅r(shí)間范圍內(nèi)處理，即使有最現(xiàn)代化的計(jì)算機(jī)能力。

一個(gè)有希望的可能性，是放棄人工產(chǎn)生側(cè)風(fēng)，相反使用測(cè)試信號(hào)。這保證了仿真包含在迎風(fēng)面和被風(fēng)面壓力形成的真實(shí)動(dòng)態(tài)表示。在理想情況下，測(cè)試可以在隨機(jī)側(cè)風(fēng)條件下使用測(cè)試車(chē)輛實(shí)現(xiàn)，并且這種方式記錄的風(fēng)激勵(lì)信號(hào)可以作為輸入?yún)?shù)帶人仿真中。如果這是不可能的，例如因?yàn)橐芯吭?，可以使用?lèi)似車(chē)身形狀的測(cè)試結(jié)果[51]

16.7 結(jié)論

空氣動(dòng)力學(xué)對(duì)車(chē)輛動(dòng)力學(xué)施加了持久的影響，低阻力可以減少燃油消耗和增加性能。因此，車(chē)輛空氣動(dòng)力學(xué)研發(fā)的目標(biāo)在于最小化阻力。升力、俯仰力矩和導(dǎo)致的風(fēng)力側(cè)向分量，是側(cè)向動(dòng)力學(xué)的決定性參數(shù)。因此，駕駛員和車(chē)輛的相互作用非常重要，優(yōu)化其也要注意考慮升力和阻力之間的相互作用?？諝鈩?dòng)力和力矩取決于車(chē)輛的基本形狀，尤其是后部形狀。斜背式車(chē)輛有相當(dāng)?shù)偷淖枇挖呄蛴谶m當(dāng)?shù)纳?而快背式車(chē)輛有高的阻力和高的升力，尤其是在后軸;與快背式車(chē)輛相比，直背式車(chē)輛有更高的阻力和趨向于低的升力，甚至負(fù)升力。

阻力的一個(gè)分量由形成的縱向渦流產(chǎn)生，主要發(fā)生在后部。這個(gè)分量稱(chēng)為渦流阻力，其以二次方形式取決于由縱向渦流產(chǎn)生的升力。由于阻力和升力彼此依賴(lài)，對(duì)于空氣動(dòng)力研發(fā)，不同的后部形狀必須進(jìn)行不同的處理。減少施加在正升力車(chē)輛阻力的措施，可能對(duì)負(fù)升力車(chē)輛有相反的作用。

如所有其他空氣動(dòng)力和力矩一樣，升力也隨道路速度二次方增加并施加車(chē)輪載荷。因此，導(dǎo)致側(cè)向控制能力減少。通常，前軸和后軸的載荷受到升力影響的程度不同，這影響車(chē)輛的固有轉(zhuǎn)向行為。例如，由于法向輪胎力和側(cè)向輪胎控制力之間的回歸關(guān)系，受到非穩(wěn)態(tài)流動(dòng)條件觸發(fā)的升力波動(dòng)有同樣的影響。在傾斜氣流中，例如側(cè)風(fēng)，車(chē)輛受到側(cè)向力、橫擺力矩和側(cè)傾力矩。這使得車(chē)輛離開(kāi)原路徑，強(qiáng)迫駕駛員施加轉(zhuǎn)向。在擬穩(wěn)態(tài)條件下，這個(gè)過(guò)程已經(jīng)得到長(zhǎng)期觀察。然而，在過(guò)去幾年，強(qiáng)化了對(duì)這種稱(chēng)為側(cè)風(fēng)靈敏度現(xiàn)象的非穩(wěn)態(tài)考慮。從擬穩(wěn)態(tài)觀點(diǎn)而言，側(cè)向力和橫擺力矩應(yīng)當(dāng)盡可能低。從非穩(wěn)態(tài)考慮而言，還不能做出這個(gè)方面的一般結(jié)論。

因此，要研究由駕駛員和車(chē)輛組成的整個(gè)系統(tǒng)。通過(guò)空氣動(dòng)力學(xué)和動(dòng)力學(xué)措施，簡(jiǎn)單地最小化車(chē)輛對(duì)側(cè)風(fēng)的反應(yīng)是不夠的?？紤]系統(tǒng)作為整體，駕駛員的影響可以否定或逆轉(zhuǎn)為優(yōu)化車(chē)輛的措施。因此，要更重點(diǎn)考慮駕駛員。通過(guò)評(píng)價(jià)駕駛員的轉(zhuǎn)向干預(yù)，可能研究和優(yōu)化駕駛員和車(chē)輛之間的相互作用。因此，合適的駕駛員模型，可以適應(yīng)駕駛車(chē)輛的轉(zhuǎn)向特性，要集成到虛擬研究中。

進(jìn)一步應(yīng)當(dāng)考慮的方面，是車(chē)輛空氣動(dòng)力激勵(lì)的非穩(wěn)態(tài)特性。在嘗試準(zhǔn)確描述車(chē)輛激勵(lì)的過(guò)程中，迎風(fēng)面和被風(fēng)面壓力形成取決于時(shí)間的行為是復(fù)雜的。而且，這種隨時(shí)間變化的行為，顯示了對(duì)車(chē)輛基本形狀的依賴(lài)關(guān)系。因此，當(dāng)使用虛擬技術(shù)研究不同車(chē)身形狀時(shí)，這一點(diǎn)特別重要。

本章清楚說(shuō)明了空氣動(dòng)力學(xué)考慮，尤其是關(guān)于非穩(wěn)態(tài)的升力和側(cè)風(fēng)行為，在車(chē)輛設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程的最早期階段，必須將這些考慮結(jié)合在其中。而且，從側(cè)風(fēng)行為的例子可以清楚看出，空氣動(dòng)力學(xué)和車(chē)輛運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)之間的接口需要更精確的描述。

本文摘編自《車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)手冊(cè) 第2卷：整車(chē)動(dòng)力學(xué)》，機(jī)械工業(yè)出版社出版，經(jīng)出版方授權(quán)發(fā)布。

本叢書(shū)對(duì)車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)建模、分析與優(yōu)化，車(chē)輛概念和空氣動(dòng)力學(xué)，充氣輪胎和車(chē)輪-道路/越野，車(chē)輛子系統(tǒng)建模，車(chē)輛動(dòng)力學(xué)和主動(dòng)安全，人機(jī)相互作用，智能車(chē)輛系統(tǒng)，以及車(chē)輛事故重建被動(dòng)安全進(jìn)行了全面描述。

本叢書(shū)由來(lái)自23所大學(xué)與9家知名企業(yè)的50余位專(zhuān)家共同編寫(xiě)，以科學(xué)界與工業(yè)界的視角對(duì)知識(shí)結(jié)構(gòu)進(jìn)行了平衡，代表了目前車(chē)輛系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)技術(shù)發(fā)展的水平，適合汽車(chē)工程師與汽車(chē)專(zhuān)業(yè)師生閱讀使用。