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河北工业大学2015届本科毕业设计（论文）前期报告毕业设计（论文）题目：汽车外流场分析研究专业（方向）：车辆工程学生信息：110324、田野、车辆113指导教师信息：86024、武一民、教授报告提交日期：2015年3月23日内容要求：1.研究背景随着汽车工业的不断发展和制造技术的快速提高，汽车的外部造型和气动特性受到了极大的关注。
汽车气动阻力在很大程度上影响着汽车性能，尤其对于高速行驶的汽车，气动力对其性能的影响占主导地位，因此良好的空气动力稳定是汽车高速、安全行驶的前提和必要条件。
因此，在汽车开发过程中，研究并优化汽车的空气动力性能非常重要。
空气动力学是来自于汽车外部的约束条件，它主要研究的是汽车的气动特性，其研究成果不仅直接影响着汽车的动力性、燃油经济性、操纵性、稳定性、舒适性、安全性等，还间接影响着轿车的外观款式及审美的流行趋势【1】。
汽车行驶时所受的空气作用力可以被分解为阻力,升力,侧向力,横摆气动力矩,纵倾气动力矩,侧倾气动力矩6个分量。
在这6个分量中,由于当今汽车空气阻力所消耗的动力至少和滚动摩擦相当【2】，所以长期以来空气阻力系数的大小就成为衡量汽车空气动力性能的最基本的参数,因此汽车空气动力学的最主要的研究内容也就是设法降低汽车的空气阻力系数。
减小空气阻力主要是通过减少汽车的迎风面积和空气的阻力系数来实现，一般而言迎风面积取决于汽车的体积，空气阻力取决于车身造型。
因此，汽车车身紧凑和流线形是提高燃油经济性、充分发挥汽车动力性的途径。
不同的车身造型会使得车身风压中心的位置不同，汽车在高速行驶的情况下，因受到气动侧向力的作用而使得汽车轮胎的附着力减小，造成汽车极其容易跑偏，即使得汽车的操纵稳定性有所下降【3】。
因此，车身气动造型的完美与否对汽车的性能有着至为重要的影响。
不同的气动造型会给车身带来不同的气动力效应,从而影响到汽车的各项性能。
良好的气动造型设计应该具有较小的气动阻力系数。
FSAE赛车车身与空气动力学套件设计及其仿真Duan Lei;Liu Shaona;Huang Jiongjiong;Yang Yaozu【摘要】为了提高赛车的成绩,FSAE赛车上通常会引入空气动力学套件来提高整车的操纵性.文章通过CFD对定风翼翼型、迎角、翼片布置等因素进行分析,确定了具备良好气动特性的定风翼设计方案;通过调整风压中心的位置影响车辆的实际轴荷分配,进而影响整车的转向特性;对赛车车身及涂装渲染的设计;通过CFD分析,整车升阻比达到2.9,整车具有较好的气动特性.【期刊名称】《汽车实用技术》【年(卷),期】2019(000)013【总页数】3页(P134-136)【关键词】中国大学生方程式赛车;空气动力学;CFD【作者】Duan Lei;Liu Shaona;Huang Jiongjiong;Yang Yaozu【作者单位】【正文语种】中文【中图分类】U463.4空气动力学套件可以增大作用于车轮的垂直载荷可以有效提高车轮的侧偏刚度[1]，而通过空气动力学手段可以在不增加赛车附重的情况下增加整车的下压力，特别是在弯道时可以增加了轮胎的抓地力，提高了过弯速度，增强了整车的行驶稳定性。
设计者通常在保证下压力分配平衡的前提下提高负升力系数值，同时控制气动阻力，即空动力学装置在获取下压力的同时必须具备一定的气动效率。
随着汽车的发展，汽车的外形也是多种多样的，但是不难发现，大多数汽车的造型都是采用流线型设计。
流线型汽车首先在外观上面就非常吸引人的目光，其次车子设计呈流线型，能大大的减少汽车行进间的风阻。
不论是汽车还是赛车，流线型造型都是一个不变的根基。
车身设计的灵感更多借鉴于仿生学：我们所知道的最佳流线型——水滴的Cd=0.05，而德国的一份研究报告中指出企鹅的阻力系数为0.03，比水滴还要小，尽管只是细微变化，但要知道对于汽车来说将Cd从0.29减小到0.28相当于给车减重100kg，且速度越快，降低的油耗越明显。
F1赛车外形缩比设计方法崔博然;林海英【摘要】为了更快地设计F1赛车外形,设计并制造比例为1∶23的F1赛车缩比模型,通过空气动力学软件以及有限元软件分别对模型的空气动力学特性以及强度进行了校核,根据仿真结果对设计方案进行初步优化.根据初步优化的设计方案制造缩比模型,对制造得到的整车缩比模型进行风洞试验和底盘测功试验.结果表明,初步优化的模型在空动特性上存在一定不足,据此对设计方案做进一步的完善,进而得到更加优化的设计方案.【期刊名称】《汽车工程学报》【年(卷),期】2016(006)005【总页数】6页(P357-362)【关键词】F1缩比模型;空气动力学;悬架强度;风洞试验;底盘测功机【作者】崔博然;林海英【作者单位】北京师范大学附属实验中学,北京100032;北京航空航天大学,北京100191【正文语种】中文【中图分类】U469.6+96F1赛车近年来成为竞速爱好者们的新宠，而空气动力学对F1赛车性能的影响具有决定性的作用，因此如何快速设计出具备优异空气动力学特性的F1赛车成为各大赛车制造商关心的问题。
以往很多研究都针对F1赛车的气动特性展开［1-3］，进而通过研究结果为其外形设计提供参考信息。
通常进行软件模拟之后的结果大多直接用于指导设计，从设计到制造出一辆完整的F1赛车，是一项复杂的工程，需要耗费大量时间，在进行实车测试之后，极有可能还需要进行完善修改，这就使整个制造周期非常漫长，成本也很高。
一种快速、方便、高效率、低成本的设计方法亟待被开发。
本文提出了通过模拟进行预设计，制造整车缩比模型进行各类测试，得到反馈数据后用于优化设计这样一个设计流程，可以在外形设计方面缩短设计周期，降低成本，提高效率。
1.1 空气动力学优化赛车缩比模型的空气动力学模拟是在制造缩比模型之前进行的，根据原始设计方案先进行缩比模型的软件建模，然后通过模拟软件对赛车模型进行初步的优化，根据初步优化的设计方案制备实体缩比模型，再对制备的真实模型进行各类试验测试，得到数据参数。
F1赛车的空气动力学原理怎样运用空气动力学的原理使F1赛车的速度发挥到极致的水平如何才能设计一个简单的风洞有哪些简单模型可以测试下压力与阻力虽然一级方程式赛车是一种高速汽车，但在机械概念上却较接近喷射机，而非家庭房车。
它们巨大的双翼不但具用商业广告牌的作用，同时还可以产生至关重要的「下压力」。
这种空气动力会使流经汽车上方的气流将车身向下压，使车子紧贴在车道上。
相反地，飞机则是利用巨大的双翼产生「上升力」。
将车身压在车道上可使轮胎获得更大的抓地力，进而在弯道时产生更快的加速度。
由于一般普通房车没有下压力，因此甚至无法产生1G(一个重力单位)转弯力。
一级方程式赛车能产生4个G的转弯力。
在时速230公里时的状况下，F1赛车上方气流产生的下压力足以使它在隧道里沿着隧道的顶部行走。
在设计当今一级方程式赛车的过程中，扮演重要角色的空气动力学家正面临着一个基本的挑战：如何在产生下压力的同时不增加空气阻力。
这正是汽车必须克服的问题。
在汽车空气动力设计的过程中，风洞扮演着重要的角色。
进行风洞实验时，通常先制作一半体积的模型，而风洞就像一个巨大的吹风机，将空气吹向静止的模型。
虽然这个吹风机的价格非常昂贵，但美洲虎车队仍然编列四千九百万美元的预算，将在该车队新建的银石(Silverstone)工厂建造一个风洞。
空气动力可以根据不同赛车场的特征而调整。
较直的跑道需要较低的下压力设定值，如此可减少阻力，并且有助于赛车提高极速。
较曲折的车道需要较高的下压力设定值，如此可令赛车的极速降低。
例如，在曲折的霍根海姆车道上，赛车很难达到300km/h的速度，但在蒙扎车道上，车速可以超过350km/h。
部现代的F1赛车与一架飞机有许多共通之处，就如它与一辆普通汽车的相通处一样多。
空气动力学已成这项运动成功的关键所在，因此各个车队每年要在这个环节的研发上花费几千万美圆。
空气动力学设计师有两个基本的任务：一是如何获得下压力，来帮助是赛车轮胎抓住赛道并提升转向力；二是把因气流和启动引起的使赛车减慢的阻力减到最小。
车辆空气动力学与气动外形优化车辆空气动力学与气动外形优化是现代汽车工程领域的重要研究课题。
随着汽车工业的快速发展和人们对燃油经济性和环境友好性的要求不断提高，优化车辆的空气动力性能变得至关重要。
本文将介绍车辆空气动力学的基本原理和气动外形优化的方法，以期提供对这一领域感兴趣的读者们一些参考和启示。
一、车辆空气动力学的基本原理在介绍车辆空气动力学之前，有必要先了解一些相关的基本概念。
空气动力学是研究物体在气体中运动时所受到的力和力矩以及与之相关的现象的科学。
对于汽车而言，空气动力学主要研究车辆在行驶过程中所受到的空气阻力和升力等力的作用。
1.1 空气阻力空气阻力是指当汽车行驶时，空气对车辆前进方向施加的阻力。
这种阻力会导致车辆需要消耗更多的能量来维持行驶速度。
减小空气阻力可以提高燃油经济性和减少对环境的污染。
1.2 升力与空气阻力相对的是升力，它是指空气对车辆上部产生的向上的力。
在一些高速行驶的汽车上，升力可能会导致车辆失去抓地力，从而降低安全性能。
因此，在设计汽车外形时需要考虑减小升力的影响。
二、气动外形优化的方法为了减小空气阻力和升力，汽车制造商和研究人员已经提出了许多气动外形优化的方法。
下面将介绍其中的几种常见方法。
2.1 仿生设计仿生设计是一种模仿自然界生物形态和结构的设计方法。
通过仿生设计，可以借鉴自然界中一些具有出色空气动力性能的生物的外形特征，来改善汽车的空气动力学性能。
例如，大翼龙的翅膀形状以及鲨鱼的流线型身体，都可以用来优化汽车的外形。
2.2 CFD数值模拟CFD即计算流体力学，是一种利用数值方法计算流体力学问题的方法。
通过CFD数值模拟，可以对车辆在不同速度和角度下的流场情况进行研究和分析。
这可以帮助工程师们改进汽车的外形设计，减小空气阻力和降低升力。
2.3 气动力学实验气动力学实验是通过在实验室或风洞中对车辆进行测试来研究其空气动力学性能的方法。
通过实验测试，可以直观地观察到车辆在不同条件下的流动情况，并获取相关的数据。
方程式赛车技术的研究和应用方程式赛车是一项高速、高技术、高风险的竞技运动，其技术的研究和应用一直是车迷和科技爱好者所关注的焦点。
本文将从车辆动力、悬挂、空气动力学、材料等多个方面探讨方程式赛车技术的研究和应用。
1. 车辆动力车辆动力是方程式赛车的基础，它决定了车辆的速度和加速度等性能。
车辆动力主要分为发动机动力和电动机动力两个方面。
发动机动力方面，目前方程式赛车采用的是V6涡轮增压引擎。
这种发动机由发动机制造商提供，规定的最高转速为15000rpm，最大马力为1000匹。
为了提高发动机性能和寿命，制造商采用了一系列的技术，如气体涡轮增压系统、燃料注入系统、电子控制系统、发动机动态管理系统等。
电动机动力方面，方程式赛车采用的是电池和电动机组成的动力系统。
这种动力系统比传统的燃油动力发动机更加环保和高效，但它的容量和性能也面临着挑战。
当前采用的是锂离子电池组，其容量为20kWh，最大输出功率为200kW。
2. 悬挂悬挂是方程式赛车性能的关键之一，它直接决定了车辆在高速行驶中的稳定性和操控性。
方程式赛车采用的悬挂系统主要分为前后双悬挂和基悬挂两种类型。
前后双悬挂是指车辆前后装有悬挂，这种悬挂系统对车辆的操控性能要求较高，因为它需要平衡车辆前后重量分布和车轮载荷。
基悬挂是指车辆只有后轴装有悬挂，这种悬挂系统采用了较为简单的结构，但对车辆操控性能要求也较高。
3. 空气动力学空气动力学是方程式赛车技术的重要组成部分，它影响车辆的风阻、升力和空气流动等多个方面的性能表现。
为了最大程度地利用空气动力学效应，方程式赛车运用了多种技术，如前翼、后翼、侧颜板、地面效应等。
前翼和后翼是方程式赛车空气动力学的重要组成部分，它们可以提高车辆在高速行驶中的空气动力学性能。
前翼能够增加前轴的载荷，提高车辆在弯道行驶中的稳定性；后翼能够产生下压力，提高车辆在高速行驶中的抓地力。
侧颜板是指位于车辆两侧的物体，它们能够有效地减少车辆在高速行驶中的侧风阻力，提高稳定性。
F1赛车与空气动力学速度与激情F1—世界一级方程式锦标赛一些令人窒息的数字F1: FIA Formula 1 World Championship（世界一级方程式锦标赛）由FIA（国际汽车运动联合会）举办世界三大体育盛事之一加速性：2.5s内从0加速到100km/h，5s内加速到200km/h 制动性：1.9s内从200km/h减速到0，刹车距离55m赛道急速记录：372.6km/h弯道过载：4个G左右F1赛车组成赛车必备部件：引擎、底盘、悬挂系统、轮胎、刹车系统、车身、方向盘四大要素：引擎、车手、空气动力学、轮胎 空气动力学部件：前翼、后翼、扩散器、鼻锥、导流板作用：产生赛车前部的下压力组成：主翼、端板、级联翼片、中段翼 影响气流向后的走向与车身中后部下压力平衡增加翼面积增加翼型弯度推迟流动分离，增加失速迎角 显著增大下压力系数减小气流上洗较小诱导阻力引导气流离开轮胎级联翼片产生附加下压力引导气流绕过前轮，减小气动阻力中段翼翼型上下对称 不产生下压力尾翼作用：产生赛车后部的下压力 与车身前部下压力平衡组成：上层尾翼、端板、翼梁、失速尾翼、DRS减阻系统上层尾翼增加翼面积增加翼型弯度推迟流动分离，增加失速迎角 显著增大增大下压力系数连接结构减小诱导阻力获取下压力翼梁接近扩散器，提高扩散器的效率失速尾翼直道加速超车弯道、直道性能可兼得DRS系统（减阻系统）利用液压系统将襟翼放平，减小下压力和阻力扩散器扩散器是底盘末端的一段上翘结构扩散器给底盘下方被压缩的气流提供了一个释放的出口，进而诱导底盘下方的气流加速作用：疏导气流，提高空气动力学的效能发生碰撞时吸收撞击能量，保护车手安全阶梯鼻锥：使更多的气流流入车底，提高扩散器的工作效率，提高下压力“吸尘器”、“食蚁兽”、“剑齿虎”、……曾经另类的F1赛车F1是高科技、团队精神、车手智慧与勇气的集合体，代表着人类最高的汽车设计制造水平，引领着汽车产业的技术发展方向，是先进民用汽车技术的实验场和发源地。
空气动力学在汽车设计中的应用研究概述:在当今科技发达的世界中，汽车设计出现了巨大的突破，其中空气动力学在汽车设计中的应用研究起着至关重要的作用。
通过对车辆空气流动的研究和优化，汽车设计师能够改善车辆的性能、燃油效率和安全性。
本文将探讨空气动力学在汽车设计中的应用，旨在深入探究这一领域的发展及其对汽车工业的积极影响。
第一部分：空气动力学基础空气动力学是研究空气在物体表面流动时产生的力学效应的学科。
在汽车设计中，空气动力学主要关注汽车外形设计对气流的影响。
通过运用流体力学原理，工程师可以分析汽车表面的气流流动情况，从而改善汽车的性能。
第二部分：减小空气阻力减小空气阻力是空气动力学在汽车设计中的主要目标之一。
在高速行驶中，空气阻力对汽车性能的影响不可忽视。
通过优化车身外形和降低车身底部气流压力，设计师可以降低车辆的空气阻力。
此外，设计具有较小的车辆截面积和流线型车身外形也可以减小空气阻力。
这些设计调整既可提高燃油经济性，又可增加汽车的稳定性。
第三部分：增加下压力增加下压力是另一个重要的空气动力学目标。
下压力是指汽车在高速行驶时产生的向下推力，通过增加车辆与地面之间的气体压力差实现。
较高的下压力可以提高车辆的操控性能和稳定性。
为了增加下压力，设计师通常会增加车辆底部的空气导流板和尾部扰流板，使气流在车底形成较高的压力，从而增加下压力。
第四部分：冷却系统的优化除了减小空气阻力和增加下压力，空气动力学在汽车设计中的另一个关键应用是优化车辆的冷却系统。
车辆在行驶中会产生大量的热量，需要通过冷却系统散发出去。
优化冷却系统可以提高发动机的效率和寿命。
通过对气流动力学特性的研究，设计师可以设计出最佳的散热器位置和形状，使热量能够有效地散发出去。
第五部分：尾气排放的减少空气动力学还可以应用于降低汽车尾气排放。
尾气排放是汽车的一个突出问题，对环境造成了巨大的负面影响。
通过优化车辆外形以及燃油喷射和燃烧过程，可以减少尾气排放物的产生。
