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风阻系数

风阻系数

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1、 风阻系数

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  风阻系数:空气阻力是汽车行驶时所遇到最大的也是最重要的外力。空气阻力系数,又称风阻系数,是计算汽车空气阻力的一个重要系数。它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数, 用它可以计算出汽车在行驶时的空气阻力。风阻系数的大小取决于汽车的外形.风阻系数愈大,则空气阻力愈大.现代汽车的风阻系数一般在0.3-0.5之间。

风阻系数风阻系数


    风阻是车辆行驶时来自空气的阻力,一般空气阻力有三种形式,第一是气流撞击车辆正面所产生的阻力,就像拿一块木板顶风而行,所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。 第二是摩擦阻力,空气与划过车身一样会产生摩擦力,然而以一般车辆能行驶的最快速度来说,摩擦阻力小到几乎可以忽略。第三则是外型阻力,一般来说,车辆高速行驶时,外型阻力是最主要的空气阻力来源。外型所造成的阻力来自车后方的真空区,真空区越大,阻力就越大。 一般来说,三厢式的房车之外型阻力会比掀背式休旅车小。
风阻系数的计算方法:(利用风洞实验测得)

设刚体在运动方向上的投影面积为S,空气密度为p,刚体以速度v运动时对前方空气的推力为F(于是空气对该刚体的阻力的大小也是F)。

风洞试验的方法是:

将汽车置于风洞中的一个平台上,车头指向一个巨大的风扇,四个车轮被卡在平台上,并在每个车轮处设置了两个测力传感器,一个测量垂直方向上的力,另一个测量水平方向上的力。在风扇启动前,四个垂直测力传感器测得的力的总和=车的自重;四个水平测力传感器的读数均为0;当风扇启动后,形成一定风速,用于模拟汽车运动的速度,此时,四个水平测力传感器所测得的力的总和对应于风阻;四个垂直测力传感器测得的力的总和将比风扇启动前有所下降,下降的量对应于汽车运动所产生的升力。汽车的空气动力学设计就是要致力于降低风阻、同时减少升力。

当利用风洞试验测出一定速度下的空气阻力值后,我们就可以根据下式计算出Cd的值了:

Cd=2F/(pSv2)      (后面的V2就是V的平方,也就是速度的平方,不要看错。)

其中,F和v由上述试验获得,空气密度p和汽车前进方向上的投影面积S的测量也都是很容易的。

最后,还需要说明一个问题:风阻系数Cd在不同的速度下是一个常数吗?其实,我们前面的论证过程没有一点可以证明它是个常数。事实上,随着速度的变化,风阻系数并不能保持为一个常量!只要考察一个极端情况就可以理解了:例如,当运动速度超过声速时,会产生一个巨大的音障,阻力陡然急增,明显偏离正比于v2的抛物曲线。这说明风阻系数并非不随速度的变化而变化。但幸运的是:试验证明,一定外形的轿车,在一定的速度范围内(对轿车而言,在50――120km的时速范围),Cd近乎是个常量,这使得我们用它来衡量一辆车的空气动力学设计水平成为可能。

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