破开空气的法诀

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:08

转，不喜勿喷。

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:08

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

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:10

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。

[ 本帖最后由豹子6470e 于 2015-7-8 14:11 编辑 ]

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:12

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。

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:14

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。

[ 本帖最后由豹子6470e 于 2015-7-8 14:16 编辑 ]

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:17

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。

豹子6470e · 发表于 2015-7-8 14:18

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。

[ 本帖最后由豹子6470e 于 2015-7-8 14:19 编辑 ]