如果不考虑美观,汽车设计成什么形状风阻最小?风阻系数能降到0.01吗?

如果不考虑美观,汽车设计成什么形状风阻最小?风阻系数能降到0.01吗?_58汽车

汽车的风阻系数一般在0.28~0.4之间,跑车可达0.25,赛车甚至能到0.15。相比之下,飞机的风阻系数只有0.08,雨滴更是低至0.05。如果按照航空领域的计算方法,飞机的风阻系数甚至能降到0.02,理论上汽车也能达到0.01。风阻主要由摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力三部分组成。减小摩擦阻力的方法包括减小车身表面积、使表面更光滑、维持层流状态。压差阻力可以通过减小迎风面积、设计流线型车身、去掉外露部件等方法降低。诱导阻力则可以通过抑制气流翻滚来减少。综合考虑,最适合汽车的低风阻形状应该是滑翔机的机身。这种形状完美符合减阻措施,尺寸适中,技术成熟。在滑翔机机身的基础上,结合实用性和想象力,可以设计出低风阻的汽车概念。总之,虽然0.01的风阻系数在现实中难以实现,但通过借鉴航空领域的经验,汽车设计师可以不断优化汽车的空气动力学性能,降低风阻,提高能效。这需要设计师们在美观、实用性和空气动力学之间找到最佳平衡点。

飞行器设计专业,希望从飞机设计的角度来分析一下这个问题。

风阻这个东西是飞机的一生之敌,多年来航空领域为了减小风阻想尽了各种办法。网上资料说一般汽车的风阻系数为0.28~0.4,跑车0.25左右,赛车可达0.15,该资料还说到飞机可达0.08,而雨滴风阻最小达0.05。可能此处的风阻系数计算时的参考面积选取的是迎风面积,要是按照航空领域以升力面(机翼)投影面积的计算方法,飞机的风阻系数是可以达到0.02的,要是不考虑实用性做到0.01我觉得也是可能的,所以减阻方法哪里找,还是得来飞机上找。

风阻的构成及减阻措施

对于汽车这类低速物体来说(空气动力学里认为360km/h以下的物体为低速物体),风阻由这么几个部分组成:

1.摩擦阻力

即空气与汽车表面摩擦产生的阻力。

减阻办法:

a.减小车身表面积咯

b.表面尽可能光滑一些咯

c.尽量使流过车身表面的空气保持层流状态

和层流对应的是湍流(紊流),搞不懂什么是层流湍流的同学看下图

还有一图

层流就是平静的、层与层之间没有互相穿插的空气流动,湍流就是杂乱的、包含各种旋涡的流动。层流阻力小,大家都喜欢层流,但是层流又特别脆弱,维持一段时间后受到扰动很容易转变为湍流,所以怎样尽量的维持层流是一个很难的技术活。

2.压差阻力

即因为空气流动带来的汽车前后压力差对汽车的阻力。汽车向前跑,导致车头空气压力大于车尾,显然会受到阻力,而且这阻力的大小还与汽车迎风面有关。

减阻方法:

a.减小汽车迎风面积咯

b.把汽车做成所谓的流线型,各部件外形圆滑过渡。流线型是一个概括的说法,目的就是降低汽车对周围空气的扰动,车开过去空气都不怎么流动那是极好的,真正的如丝般润滑。

c.去掉各种外露部件。汽车整体会产生前后压差,他的小部件(比如后视镜、车把手、雨刷)当然也会产生前后压差,这都是应该消灭掉的,有缝的地方都封上,轮胎收到车身里,底盘也得给填平了。

d.看到那帅气的进气格栅没,封死!进气格栅让空气流入驾驶舱、发动机舱,舒服是舒服了,可这全是满满的阻力,封死没得说。

3.诱导阻力

这个说起来有些不好理解,其实就是产生升力的物体会引起周围气流由下向上翻滚,如图

气流这一翻滚导致升力方向就向后偏了,什么意思呢,就是本来直直向上的升力向后偏了一点,导致一部分升力变成了阻力,解决办法也简单,如上图设计一个部件减缓气流往上翻就可以了。反正只要记住有升力的物体肯定会带来相应的诱导阻力就可以啦。

减阻方法:

a.不要升力,没有升力就没有诱导阻力。

b.不管用什么方法,抑制气流往上翻。

说了这么多,那么适合汽车的风阻最小的形状应该是什么样呢?

有一种形状完美符合以上各减阻措施、尺寸也与汽车相当、而且技术成熟,在航空界一抓一大把,那就是

滑翔机的机身

闲着没事,根据滑翔机机身的形状,再加一点实用性、加一点想象力,我画了一个低风阻汽车概念图,希望你们喜欢。

以上内容由58汽车提供。如有任何买车、用车、养车、玩车相关问题,欢迎在下方表单填写您的信息,我们将第一时间与您联系,为您提供快捷、实用、全面的解决方案。

原创文章,作者:58汽车,如若转载,请注明出处:https://car.58.com/7112685/