第七章汽车空气动力学试验

XXX学院实验指导书课程编号：1215146016课程名称：汽车空气动力学实验学时： 4适用专业：车辆工程专业制定人：朱思琦制（修）订时间：2019年7月专业负责人审核：贾爱芹专业建设工作组审核：2019年 7月实验纪律要求1. 遵守实验室规章制度，未经许可，不得移动和拆卸仪器与设备，保持室内安静。

2．注意人身安全和教具完好。

3. 实验课前，必须认真预习实验指导书。

明确实验目的、原理、步骤以及应注意事项。

4. 学生分组实训前应认真检查本组仪器、设备及元器件状况，若发现缺损或异常现象，应立即报告指导教师或实训室管理人员处理。

5.学生要分组完成实验和独立完成实验报告。

实验时要胆大心细，认真观察与记录，分析结果，处理数据，按时保质保量地完成实验任务。

6.实验完毕，经实验教师允许后，方可离开实验场地，务必保持实验室整洁。

7.违反实验室规章制度和操作规程，擅自动用与本实验无关的仪器设备，私自拆卸仪器造成事故和损失者，必须写出书面检查，并根据情节严重按有关规定处理。

一、教学目的与基本要求《汽车空气动力学》为车辆工程专业的一门专业选修课。

其主要任务提高学生对汽车空气动力学应用的认识，并简单掌握CFD软件的应用。

《汽车空气动力学实验》是本课程的实践环节和重要组成部分，其目的是通过这样一组实践教学环节的实施，加深学生对于有关风洞和风洞试验的基础知识的理解，初步掌握汽车空气动力学数值计算这项汽车空气动力学研究的重要研究手段，培养和训练学生分析问题、解决问题的能力，培养和训练学生的实践动手能力，培养、锻炼学生的创新思维和科研能力。

1．任课教师要指导学生进行实验准备、实验操作到撰写实验报告独立完成；2. 要求学生进一步掌握汽车空气动力学基本理论知识，了解汽车风洞试验的重要性，了解风洞构造及其分类，掌握汽车风洞试验的主要试验内容。

3．要求学生能够了解在车辆的运行过程中，空气动力学是十分重要的，而空气动力学数值计算的可视化处理是广泛存在的且非常有效的计算手段。

空气动力学实验方法的介绍空气动力学实验方法是用来研究气体在运动中的力学规律以及与固体表面相互作用的科学方法。

这种方法在航空航天、汽车工程、建筑设计等领域具有重要的应用价值。

下面将介绍几种空气动力学实验方法的原理和应用。

1. 风洞实验风洞实验是最常见和常用的空气动力学实验方法之一。

其原理是利用风洞设备模拟真实环境中的气流，通过对模型进行测试，以了解在真实条件下物体受到的气流冲击力、升力、阻力等参数。

风洞实验可以提供精确的气动力数值，用于飞行器的设计和改进，汽车的空气动力学性能评估等。

2. 射流实验射流实验是一种基于喷气原理的空气动力学实验方法。

它通过将高速气流喷射到模型表面，观察气流与模型表面及周围介质的相互作用，研究气体流动的特性。

射流实验广泛应用于燃烧室设计、火箭发动机喷口设计等领域，可以提供有关射流边界层、射流分离和循环等问题的重要实验数据。

3. 液晶法测量液晶法测量是一种利用液晶分子的光学特性来研究气体流动的方法。

液晶是一种特殊的有机分子材料，具有光学各向异性特性。

当液晶分子受到外界作用力时，其分子排列会发生变化，从而改变光的传播路径和颜色。

通过将液晶材料涂覆在模型表面上，可以实时观测流场中的压力分布和气流的流动状态。

液晶法测量在飞行器外形优化、风能利用等领域具有广泛的应用前景。

4. 数值模拟方法数值模拟是在计算机上运用数学模型和物理方程对流体流动进行仿真的方法。

空气动力学领域的数值模拟方法主要有有限元法、有限差分法和有限体积法等。

这些方法通过离散化方程组，模拟气体的流动情况并计算相关的气动参数。

数值模拟方法具有高效、灵活、经济的特点，广泛应用于气动力学研究和工程实践中。

综上所述，空气动力学实验方法包括风洞实验、射流实验、液晶法测量和数值模拟方法等多种形式。

通过这些实验方法可以研究气体在运动中的力学规律，获得相关的气动力参数，为航空航天、汽车工程等领域的设计和改进提供有力支持和指导。

随着科学技术的不断发展，这些实验方法将继续在未来的空气动力学研究中发挥重要作用。

车辆空气动力学车辆空气动力学是指车辆行驶时空气对车辆的影响和作用的学科。

空气动力学在汽车设计中起着至关重要的作用，它涉及到车辆的气动外形设计、空气阻力、升力、气流优化等方面，直接影响到车辆的性能、稳定性和燃油经济性。

车辆在行驶过程中，空气对车辆的影响主要表现为空气阻力和升力。

空气阻力是车辆行驶时空气对车辆前进方向施加的阻力，直接影响到车辆的速度和燃油消耗。

为了降低空气阻力，汽车设计师需要通过合理设计车身外形、减小车身侧面积、降低车身下压力等方式来优化车辆的空气动力学性能。

除了空气阻力，车辆在高速行驶时还会受到空气的升力影响。

升力会使车辆在高速行驶时产生不稳定的飘移现象，降低车辆的操控性和行驶稳定性。

为了减小升力，汽车设计师需要通过设计合理的车身下压力装置、增加车身稳定性等措施来改善车辆的空气动力学性能。

在汽车设计中，空气动力学设计是一个复杂而重要的领域。

设计师需要考虑车辆的外形、车身结构、进气口、排气口等因素，以确保车辆在高速行驶时具有良好的空气动力学性能。

通过使用计算流体力学（CFD）等工具，设计师可以模拟车辆在不同速度下的空气流动情况，优化车辆的空气动力学性能。

除了影响车辆性能和燃油经济性外，空气动力学还可以影响到车辆的外观设计。

许多现代汽车设计都采用了流线型的外形设计，以降低空气阻力和减小升力，提高车辆的性能和稳定性。

流线型的外形设计不仅具有美观的外观，也是对空气动力学原理的有效运用。

总的来说，车辆空气动力学是汽车设计中不可忽视的重要领域。

通过优化车辆的空气动力学性能，可以提高车辆的性能、稳定性和燃油经济性，为驾驶员提供更加安全和舒适的驾驶体验。

未来随着科技的不断发展，空气动力学在汽车设计中的作用将变得更加重要，为汽车工业的发展带来新的机遇和挑战。

汽车空气动力学原理解析当我们驾驶汽车在道路上疾驰时，可能很少会去思考空气对车辆行驶的影响。

但实际上，汽车空气动力学在车辆的性能、燃油效率、稳定性和舒适性等方面都起着至关重要的作用。

首先，让我们来了解一下什么是汽车空气动力学。

简单来说，它研究的是汽车在行驶过程中与空气相互作用的规律，以及如何通过优化车辆的外形和结构，来减少空气阻力，提高车辆的性能和效率。

空气阻力是汽车行驶中需要克服的主要阻力之一。

当汽车行驶时，空气会在车身表面形成一层边界层。

这层边界层的摩擦力会产生阻力，而且汽车前方的空气被压缩，形成压力波，后方则形成低压区，前后的压力差也会产生阻力。

这些阻力的总和就是我们常说的空气阻力。

空气阻力的大小与车速的平方成正比，这意味着车速越高，空气阻力对车辆性能和燃油消耗的影响就越大。

那么，汽车设计师们是如何运用空气动力学原理来降低空气阻力的呢？车辆的外形设计是关键。

流线型的车身能够有效地减少空气阻力。

比如，车头部分通常设计成较为圆润的形状，这样可以减少空气的冲击和分离，使气流更顺畅地流过车身。

前挡风玻璃的倾斜角度也经过精心设计，既能提供良好的视野，又能减少气流的阻力。

车身侧面的线条要尽量平滑，避免出现突兀的凸起或凹陷。

车尾部分的设计同样重要，一个良好的车尾设计可以减少车尾的乱流，降低阻力。

除了外形，车辆的一些细节设计也对空气动力学有着重要影响。

例如，后视镜的形状和位置，如果设计不合理，会在行驶中产生较大的阻力。

现在很多车型都采用了更符合空气动力学的后视镜形状，或者使用摄像头代替传统后视镜，以降低阻力。

车辆底部的平整度也很重要，不平整的底部会使气流紊乱，增加阻力。

因此，一些高性能汽车会在底部安装护板，使气流能够更顺畅地通过。

汽车的进气和散热系统也与空气动力学密切相关。

进气口的位置和形状要既能保证足够的进气量，又能减少阻力。

散热格栅的设计也要考虑到气流的流动，以提高散热效率的同时降低阻力。

此外，汽车的风阻系数是衡量其空气动力学性能的一个重要指标。

车载测试中的车辆空气动力学性能测试在车载测试中，测试车辆的空气动力学性能是一个重要的环节。

通过对车辆在不同速度下的空气流场和阻力系数的测试，可以有效评估车辆的行驶稳定性和燃油经济性。

本文将详细介绍车辆空气动力学性能测试的方法和意义。

一、车辆空气动力学性能的意义车辆空气动力学性能是指车辆在行驶过程中与空气相互作用的情况，其中包括空气的流动、阻力、扰动和升力等特性。

了解和优化车辆的空气动力学性能，对于提高汽车的行驶稳定性、降低燃油消耗、减少风噪以及改善车内舒适性等方面具有重要意义。

二、车辆空气动力学性能测试的方法1. 风洞测试：风洞是一种模拟真实空气流动环境的设备，可以通过控制风洞内的风速、气温等参数，来模拟不同行驶速度下的空气流场。

在风洞中进行车辆空气动力学性能测试，可以提供精确的实验数据和测试结果。

2. 公路测试：在实际道路上进行车辆空气动力学性能测试，可以更好地模拟真实的行驶环境。

通过在不同速度下行驶，在车辆上安装测量设备，可以获取车辆在不同车速下的阻力系数和空气流场分布等数据。

3. 数值模拟：借助计算机仿真软件，对车辆的空气动力学性能进行数值模拟和分析。

通过建立包括车身、轮胎、底盘等部件的三维几何模型，采用流体动力学数值计算方法，可以预测车辆在不同速度下的空气流场和阻力系数。

三、车辆空气动力学性能测试的指标1. 阻力系数：阻力系数是评价车辆空气动力学性能的重要指标之一。

它描述了车辆行驶时由于空气对车辆运动产生的阻碍力。

阻力系数越小，意味着车辆在行驶过程中所受到的空气阻力越小，行驶稳定性和燃油经济性更好。

2. 升力系数：升力系数是指车辆在运动中由于空气流动产生的向上的力。

如果车辆的升力系数过大，可能会导致车辆在高速行驶时不稳定或发生失控的情况。

因此，降低车辆的升力系数对于提高行驶安全性非常重要。

3. 空气流场分布：通过测试，可以获取车辆在不同速度下的空气流场分布情况。

了解车辆不同部位的气流情况，有助于优化车辆的空气动力学设计，改善操控稳定性和减少风噪。

汽车空气动力学研究汽车是现代工业中不可或缺的交通工具，每年全球汽车产量都在稳步增长。

在汽车发展的漫长历程中，科技不断深入，汽车空气动力学成为汽车工程领域重要的研究方向之一。

空气动力学研究通过优化汽车的空气动力特性，实现汽车的工程优化，提高汽车性能、安全性、耐久性等方面的指标。

汽车气动力学的研究内容汽车气动力学是研究汽车行驶时，车辆与空气相互作用的力学学科。

汽车气动力学主要涉及以下内容：1. 静态外观。

汽车设计外观时不能只考虑外观美观，还应当考虑各个零部件装配后形成的flow field，避免影响车辆稳定性。

2. 内部空气动力。

驾驶员通风以及气流对座椅、前挡风玻璃表面的影响也应当纳入研究范围之内。

3. 车辆纵向平衡。

车辆纵向平衡主要涉及车辆的气动力分布，主要考虑空气动力的平衡特性，减少纵向风阻能提高汽车行驶的稳定性。

4. 车辆横向控制。

包括汽车侧翻、车身倾斜等因素对车辆安全性的影响。

5. 车辆安全保护。

以人为本，消除风噪、震动等因素，为人车安全提供保障。

汽车气动力学的意义汽车气动力学研究的意义主要体现在以下三个方面。

1. 提高汽车性能。

气动性能的优化可以减小汽车的风阻，提高汽车行驶时的速度、操控性、平稳性等指标。

2. 提高汽车安全性。

汽车在行驶时受到的气动力和侧风力的影响较大，优化汽车造型和气动表面，可以降低车辆因风阻、偏移而失控的风险。

3. 降低汽车油耗。

优化汽车气动性能可以减小汽车的风阻，从而减少汽车总的能耗，达到降低油耗的目的。

汽车气动力学研究的方法几何模型流程与其他物体不同，汽车具有相当复杂的结构，其中零部件的形状和安排都不同，而零部件的尺寸和角度对于气流的影响也不同，这就为汽车气动力学研究带来了很大的挑战。

传统的汽车空气动力学研究一般是使用流体模拟软件对汽车进行零部件建模，并用实验一次次验证模拟结果的准确性，使车辆专业人员更优秀的预测分析车辆的气动性能。

通过三维CAD模型建立一套完整的汽车外形模型，并分析不同结构条件下的汽车流场分布。

第1章汽车空气动力学概念：汽车空气动力学是研究汽车与空气运动之间相互作用规律以及气动力对汽车各性能影响的一门科学。

汽车空气动力学重要性：1、汽车空气动力特性是汽车的重要特性之一，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操纵稳定性、舒适性和安全性；2、在确定汽车外形初步方案阶段，就需对汽车的空气动力性进行估计，在进行汽车造型设计和确定汽车的样式时，应当综合考虑美学造型和气学造型，在实验样车进行结构设计和试制之前，应先解决空气动力学特性问题，并在全尺寸模型上进行验证。

否则很难，甚至不可能预言汽车的性能和一般道路特性。

汽车空气动力学研究对象：实验研究、理论分析、数值计算三者关系：实验研究、理论分析、数值计算这三种计算方法各有利弊、相辅相成。

实验研究是理论分析和数值计算的基础，并用来检验理论结果的正确性和可靠性，不论理论分析和数值计算发展的如何完善其作用都是不可替代的；理论分析能指导实验和数值计算，使它们更加富有成效，并且可以把部分实验结果推广到一整类没有做过实验的现象中去，它在大量的实验基础上，归纳和总结出响应的规律，同时通过理论自身的发展反过来指导实验，并为数值计算提供理论模型；数值计算可以弥补实验研究和理论分析的不足，这样相互作用，共同促进汽车空气动力学的发展。

汽车空气动力学研究内容：1、气动力及其对汽车性能影响；2、流场与表面压强；3、发动机和制动器的冷却特性；4、通风、采暖和制冷；5、汽车空气动力学专题研究。

汽车空气动力学发展阶段：一、速度的追求；二、汽车空气动力学的发展时期：1、基本型时期：（a原始型阶段；b基本型阶段）2、流行性时期（a长尾流线型阶段；b短尾流线型阶段）3、最优化时期（a细部最优化阶段；b整体最优化阶段）汽车空气动力学发展趋势：1、气动造型与美学造型完美结合；2、强调车身整体曲面光顺平滑；3、以低阻形体开发的整体气动造型与低车身高度；4、空气动力学附加和装置与整体造型协调融合；5、车身表面无附件化；6、充分利用后出风口隔栅及发动机排放改善后尾流状况；7、楔形造型基础上的具有最佳弯曲线的贝壳型。

汽车空气动力特性试验目录摘要 (2)1.引言 (3)2.汽车空气动力学道路试验 (4)1．用滑行试验法测试汽车的气动阻力系数 (4)2．侧向风稳定性试验 (6)3.汽车风洞 (7)1．风洞试验测试仪器 (7)2．风洞试验准则 (7)3．测定力、力矩及表面压力的要求 (10)4．风洞试验数据修正 (10)4．流态显示试验方法 (11)5．实车道路试验与实车风洞试验的数据对比分析 (14)6．总结摘要：空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。

此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。

众所周知，车速越快阻力越大，空气阻力与汽车速度的平方成正比。

如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很大，会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。

据测试，一辆以每小时100公里速度行驶的汽车，发动机输出功率的80%将被用来克服空气阻力，减少空气阻力，就能有效地改善汽车的行驶经济性。

关键词：风洞、浮升力、流态、······一、引言：空气在汽车行驶时大大地影响了其行驶方向速度以及对汽车各个性能的影响，所以汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。

所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。

所以在此研究汽车行驶时的空气动力学，有效的降低汽车在行驶时的能耗等。

二、汽车空气动力学道路试验2.1 用滑行试验法测试汽车的气动阻力系数1. 无自然风、无雨，试验道路应是平坦的；2. 试验车车顶部装设风速仪，以测定风速；3. 在距车顶的风速仪5m 处设置五轮仪，以测定滑行距离。