新浪試車科技淺談車輛空氣動力學設計
淺談汽車空氣動力學設計
在地球大氣層內運動的物體全部都受到流體力學的影響，因此流體力學對交通工具的設計具有非常重大的指導意義。隨著內燃機功率的不斷增大，汽車的行駛速度越來越快，到20世紀30年代，車輛的行駛速度記錄已經突破300km/h大關。在如此的速度之中，空氣對車輛行駛能力的影響已經非常大。
所以，當代汽車設計必須要包含的一項就是空氣動力學，這是流體力學的一個分支，主要研究空氣中的運動物體與空氣之間的關系。當今汽車的最高行駛速度普遍不超過350km/h，這個速度剛達到噴氣式飛機的起飛速度。所以汽車涉及的空氣動力學屬于中低速范疇，且汽車行駛時相對于空氣無俯仰、無偏航、無滾轉，相對于航空界的氣動研究簡單許多。
即便是比較初級的空氣動力學也是一項復雜的系統學科，鄙人才疏學淺只略知一二，所以在此只想淺顯的聊聊汽車氣動設計的最基本元素，以此讓眾網友了解一些汽車光鮮外形背后的科學原理。
一、空氣阻力的產生與消除辦法
1、與阻力相關的氣動知識：
在談空氣阻力之前，先講解一些與阻力相關的氣動基礎，了解這些知識之后有助于理解后面要講的內容。
流體粘性
流體都具有粘性
流體的粘性特質是氣動力學要研究的內容之一日常生活中我們經常會直觀的感受到流體的粘性，例如從蜂蜜罐子中舀蜂蜜，很稠的蜂蜜會粘在勺子上，而且攪動蜂蜜的時候會感覺很費勁。把勺子從蜜罐中拔出來后會看到外層的蜂蜜開始滑落，而內層的蜂蜜還是粘在勺子的表面。這個現象引出了下面的氣動概念，即使是空氣也是有粘性的，只是不像蜂蜜這樣明顯。
層流
空氣分層流動，互不干擾如同勺子上的蜂蜜，外面的蜂蜜會快速滑落，越靠近勺子的蜂蜜滑落速度越慢，這就是層流。在空氣動力學中層流是指分層流動的空氣，空氣之間平滑移動。層流是一種非常理想的流動狀態，氣動設計中總是追求能在氣動表面形成層流。
湍流
湍流是一種不佳的流動狀態，氣動設計中要盡量避免產生湍流相對于層流，空氣開始出現相互擾動，層間出現空氣的對流，這種流動叫做湍流。湍流是一種不佳流動，它的出現往往伴隨阻力增加和壓差失效，如果飛機機翼表面出現湍流會使機翼失效，無法起到提供升力、穩定機身、控制方向等作用。
附面層
附面層與層流向湍流的轉變空氣在流經物體表面時緊貼表面的一部分空氣會受到物體的阻滯作用，就像粘在勺子上的那層蜜，這部分流動受影響的空氣叫做附面層。
研究發現，當空氣流經平面時產生的附面層開始是以層流的形式流動，當流動達到一定距離之后，層流開始變得不穩定，隨后產生湍流(如上圖所示)。這是附面層的不穩定性，為了消除這種現象，流線體的表面很少出現大面積的平面。
氣流分離
流體繞過球體后無法沿球體表面流動，產生分離氣流在流經物體的時候有一種特性是沿著物體表面流動，這種特性也與流體粘性有關。但空氣分子自身也有慣性，讓它突然劇烈改變方向是很難的。如果在流體中的物體表面不是緩和的連續表面，那么在表面的斷點就會出現氣流分離現象。
帶迎角的機翼表面產生的分離圖中是機翼的分離現象，機翼與來流空氣呈一定的迎角，氣體無法繞過機翼前后緣形成平滑流動，于是分離區產生。分離區實際上可理解為嚴重的湍流，分離區會使機翼失效、阻力增大。
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