空氣動(dòng)力學(xué)

1、圖示前翼兩側(cè)的豎直導(dǎo)流板，主要目的是阻止上下表面氣流由于壓差而導(dǎo)致的互動(dòng)，避免尾翼產(chǎn)生的氣動(dòng)下壓力的減小。另外，豎直導(dǎo)流板還可延遲和消弱前翼兩端后部的尾渦，從而減小尾翼的誘導(dǎo)阻力。水滴在其易變形性、表面張力、重力和氣動(dòng)阻力作用下，在自由降落的過程中，形成氣動(dòng)阻力系數(shù)小至0.04的“水滴型”，被看作為在空氣中運(yùn)動(dòng)的具有最小氣動(dòng)阻力系數(shù)的物體外形。企鵝形體經(jīng)海水千萬年的精雕細(xì)琢，雖然并不具有像水滴那樣顯著地對稱性，甚至還有一對無法完全隱藏起

2、來的“翅膀”，但在海水中游動(dòng)時(shí)，阻力系數(shù)可小至0.03，比水滴還小。柏林工業(yè)大學(xué)仿生學(xué)研究所的一份研究報(bào)告指出：企鵝的阻力系數(shù)比水滴小，主要是由于企鵝橫向截面的形狀及其沿軸向的特殊的變化規(guī)律，能讓海水在其前段表面流動(dòng)時(shí)得到加速，而且邊界層從層流轉(zhuǎn)捩為湍流邊界層的位置非常朝后。而水滴表面的氣流邊界層的分離位置也非常朝后，但邊界層從層流轉(zhuǎn)捩為湍流的位置相對比較靠前。而湍流邊界層消耗的能量比較大，因此水滴的阻力系數(shù)會(huì)比企鵝的大。為什么水滴外表

3、面的氣流邊界層從層流轉(zhuǎn)捩為湍流的位置會(huì)相對靠前呢？因?yàn)榫鶚O易變形的空氣與水的粘附非常緊密，而企鵝的外表面有層薄薄的油脂，這會(huì)減小海水與企鵝外表面之間的摩擦，從而延遲海水邊界層從層流轉(zhuǎn)捩為湍流的部位，使得湍流邊界層的長度占總的邊界層的比例相對比較小。將廢氣引入氣流擴(kuò)散器，利于提高其效能，也利于減小氣動(dòng)阻力，但會(huì)因發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速的變化而會(huì)導(dǎo)致車后部“抽搐”，增加發(fā)生過度轉(zhuǎn)向的風(fēng)險(xiǎn)。發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋前低后高，從其上表面流過的氣流的流速會(huì)比車速快，壓力比

4、較小；從進(jìn)氣格柵進(jìn)入發(fā)動(dòng)艙的氣流，不易從艙內(nèi)流出，流速比車速低，壓力比較大。開設(shè)了那個(gè)“散熱口”，由于艙內(nèi)氣流壓力比艙外大，艙內(nèi)氣流就會(huì)從發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)快速流出，艙內(nèi)壓力也會(huì)因此變小。這將利于減小前輪的氣動(dòng)升力，同時(shí)由于艙內(nèi)迎風(fēng)表面承受的氣流壓力有所減小，這也利于減小車的氣動(dòng)阻力。四驅(qū)越野車車輪原地打滑，新手長時(shí)間深踩油門，也沒開出來。期間掛抵擋，齒輪高速運(yùn)轉(zhuǎn)，車不動(dòng)，沒有氣流吹過變速箱、分動(dòng)器和差速器殼體，殼體內(nèi)的油液得不到有效散熱，因此

5、當(dāng)車救援出來后，專家建議應(yīng)更換這些（品質(zhì)變差的）油液。德國一份研究報(bào)告指出，把轎車氣動(dòng)阻力系數(shù)從0.29降低到0.2，省油的效果，相當(dāng)于將車的重量減輕100kg，而且成本比較低。但上述結(jié)論，是針對高速行駛的情形，而且車速越高，“減重”省油的效果更明顯。低速行駛時(shí)，特別是像北京上下班高峰時(shí)段，減輕車重的省油效果則更明顯，而低氣動(dòng)阻力系數(shù)的省油效果就不明顯。這也就是很多品牌車都愿意花費(fèi)很高成本，努力減輕車重的原因之一。風(fēng)速很高時(shí)，物體背面的

6、空氣流場可能是一個(gè)具有一定隨機(jī)性、不規(guī)則性和間歇性的湍流流場，這時(shí)，它的氣動(dòng)阻力系數(shù)實(shí)際上是一個(gè)隨機(jī)變量的統(tǒng)計(jì)平均值。制動(dòng)鉗是外露的。使用合適的氣壩，可以把氣流導(dǎo)向制動(dòng)鉗。另，汽車底部越光滑，氣流的流動(dòng)就越順暢，壓強(qiáng)會(huì)變小，從而利于減小氣動(dòng)升力。適當(dāng)設(shè)計(jì)的尾翼，在產(chǎn)生氣動(dòng)下壓力的同時(shí)，由于改變了車尾的空氣流場，一般還會(huì)在一定程度上減小氣動(dòng)阻力。把自行車固定在車頂上，氣動(dòng)阻力會(huì)小些。決定氣動(dòng)阻力的主要因素是車尾的渦流強(qiáng)度。將自行車固定在車

7、頂，不會(huì)對車尾的渦流強(qiáng)度有大的影響，而將自行車固定在車尾，則會(huì)進(jìn)一步“攪亂”車尾的空氣流場，這會(huì)增加越野車的壓差阻力?？諝饪梢酝ㄟ^空調(diào)空濾引入前排。如果不引入空氣，將會(huì)在前排，特別是副駕駛座乘員的頭部附近形成強(qiáng)的渦流，這不但讓乘員臉部感到不適，也會(huì)弄亂女乘員的發(fā)型。引入空氣后，一方面避免了強(qiáng)渦流的形成，同時(shí)還會(huì)讓前部乘員感到流速適中的氣流的涼爽。對于車身這樣的外觀形狀比高爾夫球復(fù)雜許多的非流線型物體，情形比高爾夫球要復(fù)雜。但一般來說，在

8、車身后部氣流容易發(fā)生分離的區(qū)域，粘貼上粗糙帶（促進(jìn)邊界層氣流的流態(tài)從層流轉(zhuǎn)捩為湍流的技術(shù)措施之一），是能夠在一定程度上延遲邊界層氣流的分離，從而減小氣動(dòng)阻力。已經(jīng)有車這樣做了。但這么做的話，不利車身表面保持潔凈。與大樓背風(fēng)側(cè)容易形成強(qiáng)渦流的原理一樣，敞篷轎車擋風(fēng)玻璃后的前排區(qū)域，也容易產(chǎn)生很強(qiáng)的空氣渦流，這是因?yàn)檗I車高速行駛時(shí)，前擋風(fēng)玻璃后形成的負(fù)壓導(dǎo)致的。如在前排下方引入空氣，減小或消除前排區(qū)域的負(fù)壓，便可抑制或消除前排困擾乘員的空氣

9、渦流。對氣動(dòng)阻力系數(shù)的影響不大，影響比較大的是車尾擾流器。不管是尾翼或車尾擾流器，一般都不會(huì)增加氣動(dòng)阻力。大眾公司在風(fēng)洞中做的對比試驗(yàn)表明，加裝車尾擾流器后，不但會(huì)顯著地減小轎車的后軸（輪）氣動(dòng)升力系數(shù)，車的氣動(dòng)阻力系數(shù)也有了減小。該實(shí)驗(yàn)反映的是粘性氣流在平板上的湍流流動(dòng)，支配流動(dòng)過程的是非線性的納維斯托克斯（NS）方程。從實(shí)驗(yàn)結(jié)果的動(dòng)畫顯示可以觀察到，分離后的氣流的運(yùn)動(dòng)形態(tài)表現(xiàn)出明顯的隨機(jī)性。這表明，平板表面附近的氣流湍流場中，空氣微