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导读:现在经常有厂商在宣传自己车辆的时候,都标明“具备极佳空气动力学性能,风阻系数达到创纪录的0.XX”,这个风阻系数到底是何方神圣?它受到哪些因素的影响?是不是越小越好?希望今天的文章能为你解开这些迷题。
风阻系数是嘛洋玩意?
用大白话来说,风阻系数就是用一个系数值来描述物体面对的空气阻力,如果是个大平板,这个系数大概就是1,相应的,汽车也会有空气阻力,这个通过风洞试验测到(现在也能进行计算机模拟)的阻力系数就是风阻系数,系数越大意味着车辆前进时的空气阻力越大。
影响风阻系数的因素
对汽车风阻系数影响最大的当然就是车身造型,最大的莫非牧马人这样的方方正正的车型,而最小的就是那些电动车之类接近水滴形的造型(雨滴理论上只有0.05左右的风阻系数)。而空气阻力大体上又有三方面,一是正面空气的撞击,尤其是挡风玻璃等部件;二是空气摩擦力(对于飞机火箭很重要,但对于汽车来说这部分可以忽略);三是后部真空区形成的外型阻力,这部分阻力在高速行驶时影响很大,而三厢车比两厢车的阻力小。
局部风阻系数增加的典型:F1 赛车
理论上来说,更小的风阻系数当然有助于节油什么的,但是对于普通民用车辆来说,实际上除开风阻系数之外,造型还要同时考虑车内的空间、设计制造的难度等等因素,所以需要的是均衡的表现。比如高速大巴尽管迎风面积很大,但也很难做成完全的流线型,只能在这些基本功能实现的基础上,尽可能优化风阻系数,同时减小车头正面投影面积。
当然,对于那些完全为了节能而生的新能源车来说,最小的风阻系数绝对是成功的关键,几乎是没有最小,只有更小,既然轮胎动力什么的都做得很到位了,可不能在空气阻力这方面掉链子。
另外一个极端的例子就是空气动力学要求设计堪比战斗机的F1赛车,它的局部部件需要较大的阻力(基于伯努利定理)和风阻系数来产生下压力,最后这些下压力甚至会超过车重。
伯努利定理指的是在一个流体系统,比如气流、水流中,流速越快,流体产生的压力就越小,这也就意味着要产生压力/升力,就要首先利用阻力让流体的表面流速变慢。
风阻系数对行车影响多大?
低速下影响不明显,高速影响很大
首先,对于空气阻力和风阻系数的关系,有一个这样的公式:
正面空气阻力=(风阻系数x空气密度x车头正面投影面积x车速平方)÷2
从公式不难看出,汽车遇到的空气阻力除开固定的风阻系数之外,影响更大的是车速和投影面积(空气密度即便是青藏高原和海平面之间也不会有数量级的差距),由于车速是平方关系,所以车速对于空气阻力的影响实际上是最大的。
小结:关于风阻系数,再次证明那个观点,一部好的民用汽车出自更为均衡的指标与性能设计(F1的那种追求极致表现的不在我们的讨论范围之内),既要考虑风阻,也要考虑下压力,造型,内部空间,以及制造便利性等等诸多方面,当个汽车设计师还真不轻松呢。 |
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