深刻解读汽车空气动力学

F1红牛车队首席设计师Rob Marshal曾经说过，赛车的设计有四要素，分别是：空气动力效率、机械效率、发动机和赛车手，如果一个车队拥有了出色的空气动力学效率以及四要素另外三个的其中两个，那么他们就实现了一个优秀的组合，当然四要素都拥有了那将会是不可击败的。虽然这句话在现在的F1来说不一定就是真理，但是可以看出空气动力学效率在一位主设计师眼中的地位。

其实在民用车领域同样重要，只是根据不同的功能和作用，有着不同的空气动力学设计。以设计出又快又安全又省油的车“对付”空气，也是工程师们必须研究的最重要技术之一。

● 汽车空气动力学的重要性

汽车在路面上行驶，除了受到来自路面作用以外，还受到周围气流对它的各种作用力。近百年来为了解它们的特征和对汽车造成的影响， 汽车空气动力学相关的研究探索一直没有停止过。

空气动力性是汽车不可忽视的特性，它直接影响汽车的动力性、燃油经济性、操控稳定性和舒适性。由于气动力对高速行驶的汽车各方面性能占主导地位，所以良好的空气动力学特性，是汽车高速、安全行驶的前提（汽车低速行驶时，汽车所受的气动力矩对汽车性能影响较小）。

作用在汽车上的六个力包括：气动阻力、气动升力、气动侧向力、气动纵倾力矩、气动横摆力矩和气动侧倾力矩；这些力统称为六分力，作用在高速行驶的车上将会产生神奇的效果。

气动阻力包括了压差阻力、摩擦阻力、诱导阻力、内流阻力等。在汽车高速行驶中，会受到气动阻力的影响，其中克服气动阻力占了发动机所做的功中相当大的一部分，并且车速越高，气动阻力消耗的功率越大，用于克服气动阻力的燃油消耗也越大。所以，许多车靠较低气动阻力来降低汽车高速行驶的油耗这是没有毛病的。

还有剩下的几个力笔者就不再一一赘述，总之气动力和气动力矩对行车各方面有着很大的影响，有兴趣的朋友可以自行了解下汽车空气动力学的相关文章。

汽车空气动力学的研究实验离不开试验设备，风洞自然就是必不可少的。世界上许多车企不惜斥巨资修建价格高昂的风洞实验室，并不断升级、新建，汽车风洞实验技术也在这其中一步一个脚印地完善着。

在现代汽车设计开发过程中，CFD（计算流体力学）已经是必不可少的了，他与风洞具有互补性。CFD是一种流体动力的计算和分析方法，利用计算机的进行复杂复杂的运算，从而得到汽车气流的数据以及虚拟的可视化效果，因此工程师可以看到流量、压力、速率和气体流过模型表面的三维动画。

CFD的价值再与在开发前期可以对CAD模型进行分析，选择最佳方案，对节省时间和成本都有很大帮助，经过CFD计算分析过的模型仍需要用风洞来证明和微调，所以CFD需要与风洞配合使用，才能高效且准确地将汽车和组件进行测试分析。

● 风洞究竟是什么？

由于风洞可以模拟大气环境，所以在汽车设计研发的早期阶段，风洞是汽车空气动力学主要依赖的手段之一。

汽车风洞主要测量空气动力特性、通过汽车表面的压力分布、汽车各部位的流场特性、发动机的冷却气流的进气和排气特性以及座舱内的通风、噪音等的一些情况。

为了获得衡稳、连贯的气流，风扇吹出来的气流会通过风洞中设置的一系列结构，例如转向叶片、整流筛网等；使风洞中试验段的气流可以模拟实现大气流场的状态，具体有哪些整流结构下文我们后面会有介绍。

现在大部分的风洞都有了可移动的地板（几十年前的老风洞多是没有的），在风洞实验室里，被测试的车是固定不动的，为了真实地模拟路面行驶情况，需要让路面移动。

● 风洞是怎么构成？

汽车风洞就是依靠着一系列的处理，来实现和优化风洞中空气的连贯性，产生横稳连贯的气流对获得准确可靠、可重复性的结果有着非常重要的作用。

●风洞建筑是最基础的设置，当然还有测量收集风洞实验结果的仪器。

在气动－声学风洞中，声学测量实验也是必不可少的，减少风噪也是相当重要的一个任务。测试的时候主要使用人工头声学测量设备和麦克风阵列测量车的声学特性，在一定的风速的情况下对车内外的气动噪音进行测量分析。

● 编辑总结：

空气动力学特性对车辆的影响使得风洞成为了必不可少的造车工具，哦不，是使风洞成了必不可少的造好车的工具。很多人会去关心发动机、底盘、外观、配置等等怎么样，但是关心一台车的空气动力学特性怎么样的人少之又少，这并不是什么离我们很远的东西，它与我们用车生活息息相关。