
在赛车比赛中,尾流和乱流脏空气这两个概念对于车手来说非常重要。尾流是指车在高速运行过程中形成的低压区域,车跟在前车正后方可以减少空气阻力,提高车速;而乱流脏空气则是指前车产生的难以利用的气流,会对后车的空气动力学效果造成破坏。为了减小乱流脏空气的影响,F1赛车规则进行了大改。通过限制破风板设计的复杂性等方式,帮助赛车优化前轮的乱流问题,提高了跟车难度,增加了超车的可能性。未来,这些调整将如何影响赛车表现,我们拭目以待。
直道上待在前车正后方,阻力更小、车速更快,这叫“吸尾流”;除此以外都是“脏空气”,离前车太近只会影响圈速。
尾流基本只在长直道起积极作用,F1的整个空气动力学设计,都是为了在干净气流中正常工作的。
要不是为了直线末端的超车机会,谁愿意跟在屁股后面吃尾流/脏空气啊——whatever它叫什么。
这是215km/h下的CFD模拟,前-后中轴线剖面(y轴0位置)的表面空气压力分布,红-黄-绿-蓝代表着高压到低压。车后方长长长长的一片绿色低压区,即所谓尾流slipstream。一方面任何物体经过高速气流都会在身后形成低压,另一方面F1尾翼扩散器等负升力部件加剧了后方低压。
最上面是干净空气中的压力分布,下方是跟车的情况。待在前车身后的低压尾流区中,阻力更小,直线速度更快;但同时下压力也更小,并且由于前翼下压力损失更大,下压力中心后移,转向特性会趋于转向不足,所以解说里经常提到长时间跟车太近会毁轮胎。
一方面前车经过后的低压区气流能量低,减少了阻力但也损失了下压力;另一方面,前车经过后的区域充满了难以被利用(产生下压力.etc)的涡流和乱流,而不是理想的层流。
乱流主要来自前车的轮胎等部件,空气绕过轮胎后侧发生气流分离,形成随机扰动的乱流。为了避免前轮乱流向后影响其他部件,现在的F1赛车利用前翼涡和破风板,将这部分气流向车外侧推。
直道上后车基本会待在正后方尾流中(除非抽头试图超车),弯道中都会选择其他线路相当于前车后侧方,这些涡流和乱流就会破坏后车的空动效果。
2022年F1气动规则大改,其中有一项就是不再允许出现复杂的破风板,原因就是减少前车两侧的乱流,从而减小跟车的难度增加超车可能。前轮上方增加翼片也是类似的目的,帮助赛车优化前轮的乱流问题。
当然,能不能如愿以偿还得以后再看。
当然前车的涡流不止这些,比如车底复杂的涡流系统,流到车尾之后的走向就很不利于后车产生下压力了:
尾翼也是涡流大户,这两个涡流是尾翼两端上下表面压力差产生的,尾翼端板的主要作用就是减弱这些涡流:
最后看个视频吧:
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