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空氣動(dòng)力學(xué)是一輛車(chē)在設(shè)計(jì)階段
必須要考慮的問(wèn)題,
這是一種物體與空氣相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)的受力特性,
會(huì)產(chǎn)生向后的阻力和升力,
而升力也分為向上的正升力,
和向下的負(fù)升力,也就是壓力,
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空氣不像液體一樣密集,
但其也是存在阻力的,
只要有接觸就會(huì)有摩擦。
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阻力的大小和物體速度的平方、
風(fēng)阻系數(shù)、迎風(fēng)面積呈線性相關(guān)
即:
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阻力系數(shù)取決于很多情況,
物體的形狀、速度、
表面粗糙度等都會(huì)影響。
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低速時(shí)空氣阻力沒(méi)有多大影響,
即使像早期的車(chē),也不用太考慮阻力,
但后期車(chē)輛速度提升后,
就要考慮風(fēng)阻的影響了,
車(chē)速的增加對(duì)于阻力的增加呈指數(shù)增長(zhǎng),
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具體點(diǎn)來(lái)說(shuō)的話。
60km/H時(shí)比120km/H時(shí),
阻力小了4倍。
這也就意味著,
汽油產(chǎn)生的能量更多的用于克服阻力上
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而通過(guò)伯努利方程可知:
流速快壓力低壓強(qiáng)??;
流速慢壓力高壓強(qiáng)大。
而車(chē)輛在行進(jìn)過(guò)程中,
空氣會(huì)在車(chē)頭堆積,產(chǎn)生高壓區(qū)
在后方則會(huì)形成低壓區(qū),產(chǎn)生前后壓差,
所以阻力極大影響了燃油經(jīng)濟(jì)性和最高車(chē)速
相同條件下,若把風(fēng)阻系數(shù)從0.3降到0.25,
每升汽油大約可以多跑500米。
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普通車(chē)型風(fēng)阻系數(shù)大約0.25-0.4,
現(xiàn)在一些量產(chǎn)車(chē)的風(fēng)阻已經(jīng)達(dá)到了0.22,
旦一些風(fēng)阻系數(shù)低的車(chē),
風(fēng)阻仍舊會(huì)比較大。
這是因?yàn)槠溆L(fēng)面積相對(duì)較大。
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那么F1迎風(fēng)面積那么小,
車(chē)身又是流線型,
風(fēng)阻就一定特別?。?/p>
如果這么想,那就大錯(cuò)特錯(cuò)了!
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F1的風(fēng)阻大概0.7左右,
比國(guó)民神車(chē)五菱宏光的0.35多出一倍,
F1速度那么快,為什么風(fēng)阻還這么高呢?
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賽車(chē)的風(fēng)阻主要是為了提供下壓力,
為了讓車(chē)身更好貼合地面,
經(jīng)??粗本€加速賽的朋友
總會(huì)能看到一些車(chē)開(kāi)車(chē)開(kāi)車(chē)飛了起來(lái),
這主要就是高速下車(chē)身下壓力不夠,
導(dǎo)致上升力大于重力。
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由科恩達(dá)效應(yīng)可知:
當(dāng)流體與它流過(guò)的物體表面之間存在表面摩擦?xí)r,
只要曲率不大,
流體會(huì)順著物體表面流動(dòng)。
F1賽車(chē)正是利用了這點(diǎn),
前面我們提到過(guò)
空氣流速快的區(qū)域壓力小,
F1賽車(chē)通過(guò)車(chē)身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),
在車(chē)身上表面增大迎風(fēng)面積,
并加裝尾翼,
使得上表面空氣流速減小。
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而在下表面盡可能做得光滑,
使下表面空氣流速快,
上下表面氣體流速差產(chǎn)生了氣壓差,
從而使賽車(chē)獲得了負(fù)升力,
也就是所說(shuō)的下壓力。
更大的下壓力會(huì)提供更大的抓地力,
就使得賽車(chē)可以入玩更晚剎車(chē),
出彎更早加油,
從而提高了過(guò)彎速度。
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所以F1才需要那么大的空氣阻力,
來(lái)提升車(chē)輛穩(wěn)定性,
從而獲得更好的成績(jī)。
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而對(duì)于家用車(chē)來(lái)說(shuō),
在保證空間和美觀性的前提下,
阻力系數(shù)越小,
迎風(fēng)面積越小,
空氣阻力也就會(huì)越小。