第三章汽车空气动力学第一节概述气动六分力与坐标系：所有的空气力向上述坐标原点化简，产生三个分力和三个绕坐标轴的力矩。各种气动力的数值都与动压力和迎风的汽车正投影面积成正比，其比例系数称为气动力系数。表3-1列出了国内外对六分力名称和系数公式的对照表第二节气动阻力气动阻力由五部分组成：形状阻力，占总阻力58%；诱导阻力，占总阻力7%；摩擦阻力，占总阻力9%；干扰阻力，占总阻力14%；内循环阻力，占总阻力12%。这几部分阻力的大致比例如图3-2所示。图3-23.2.1形状阻力图3-3汽车表面气流图3.2.2诱导阻力诱导阻力系数升力系数间有如下近似关系：（3-1）式中，b为汽车宽度，m；为空气密度，A为汽车正投影面积，。诱导阻力占总空气阻力的。3.2.3摩擦阻力3.2.4干扰阻力3.2.5小结第三节升力和俯仰力矩影响因素：(3)车身前部设阻风板后面设扰流板使后面翘起，如图3-5示；图3-52、驱动形式一般前置前驱汽车其风压中心与车身中心接近，后置发动机汽车的重心往往偏后，因而风压中心可能在重心前，俯仰力矩大些。第四节侧向力和横摆力矩第五节侧倾力矩第六节侧风作用下的气动阻力系数图3-6流入角可用下式求出：所以：在逆风时：顺风时：横风时：图3-7表示有侧风时行驶速度、风速与合成速度及迎角之间的关系。在有侧风时，气动阻力系数成为，它要比无风时的气动阻力系数大，图3-8是在风洞中测出三种车型的和迎角的关系，前时，随着的增大，一般要增大。图3-7自然侧风风速不同时，合成风速和迎角与行驶速度之间的关系(直线行驶时,自然风垂直于汽车纵轴线)图3-8三种典型车身的切向力系数与迎角的关系第七节汽车空气动力学试验3.7.1风洞试验设施和技术2、回流式风洞又称哥根廷式风洞，通过试验段的气流经过循环系统再返回流动形成回流，故此得名，其优点是可节省驱动功率，图3-9a示出德国奔驰公司的回流式风洞，其试验段截面达32.6，长10m,最高风速达270km/h,风扇功率高达4000kW。世界上的风洞按其试验段面积和最高风速可分为大中小三类：风洞的技术要求：图3-10地面效应模拟方法2、模拟边界条件汽车在路上行驶，四周气流均匀，风洞中除地板上有附面层外，管径如太小，其附面层也影响气流特性，为此设计的风洞试验段截面积与模型的正面投影面积之比有一定要求：模型的正面投影面积要小于的试验段面积，地板以上面积，模型高度要小于试验段高度。3、必须符合相似原则不但几何尺寸相似，而且雷诺数也相似。4、要有侧六分力的天平仪图3-11为意大利平宁法里那设计的机械式六分力天平仪，能同时测出所需六分力和三个力矩。图3-11机械式六分力天平3.7.2空气动力学的室外试验侧风稳定性试验要采用侧风发生器模拟自然侧风，图3-12默谢台斯奔驰公司试验场上所进行的侧风稳定性示意图。侧风发生器采用鼓风箱组成，全长32m。可产生速度为80km/h的侧风，相当于8-9级自然风。试验车辆在距侧风发生器3m处等速驶过(车速为100km/h)，转向盘保持不动，至少应记录进入侧风发生器前20m和到侧风段后50m的全部测量值,包括：转向盘转角；横向加速度；横摆速度；在侧风段50m处汽车侧向偏移量(汽车质心轨迹可通过在路面上喷水来确定，也可通过所测的横向加速度两次积分求得)。图3-12汽车侧风稳定性试验图3-13汽车驶过侧风装置(长32m，风速)时，横摆角速度随时间的变化过程。在驶入和驶出时，可能使用的评价指标：图3-14示出在侧风设备旁驶过时轴侧向力的变化过程。由于侧风的作用，汽车质心经过的是一随风弯曲的曲线轨迹。由此产生的离心力同风力方向相反，而从某一转弯半径开始离心力超过风力，在此瞬间前轴上的侧向力方向改变，因此侧风作用期间前轴侧向力很小，而后轴一直保持较大的侧向力容易引起后轴侧滑。图3-14