空气动力学在汽车设计中的应用.docx

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1、空气动力学汽车作为一种商品，首先向人们展示的就是它的外形，外形是否讨人喜欢直接关系到这款车子甚至汽车厂商的命运。 汽车的外形设计，专业的说法叫做汽车造型设计，是根据汽车整体设计的多方面要求来塑造最理想的车身形状。汽车造型设计是汽车外部和车厢内部造型设计的总 和。它不是对汽车的简单装饰，而是运用艺术的手法、科学地表现汽车的功能、材料、工艺和结构特点。 汽车造型的目的是以美去吸引和打动观者，使其产生拥有这种车的欲望。汽车造型设计虽然是车身设计的最初步骤，是整车设计最初阶段的一项综合构思，但却是决 定产品命运的关键。汽车的造型已成为汽车产品竞争最有力的手段之一。 汽车造型主要涉及科学和艺术两大方面。

2、设计师需要懂得车身结构、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学知识。同时， 设计师更需要有高雅的艺术品味和丰富的艺术知识，如造型的视觉规律原理、绘画、雕塑、图案学、色彩学等等。二战以后现代主义提倡的民主制度，强调每个人都必须平等。但人与人之间始终存在着许多不同。我们必须承认，所谓清一色的平等只能够创造出一种假象，而并不是真正满足了每个人的需要。所以，今后的汽车造型设计将更多注重个体性与差异性。技术的进步为设计师提供了强有力的技术支持，让他们有能力做出更灵活、更多样化的设计满足 消费者的需求，旧有的规格化和标准化将被推翻。目前部分技术实力高超的小型汽车厂商已经开

3、始提供个人定制汽车服务，但要价不菲，2007年曾有美国富商向 宾西法尼亚订购了一辆价值300万美元的跑车。消费者参与原始时期，人类使用的器物都是自己制作，并从制作过程中得到满足与成就感，这是人类的本能之一。大工业生产包办了一切制作过程，人得到的只有最后的成品。新的世纪里，这种本能将会被重新提倡。既成品的概念已经成为过去。在不完全否定工业大生产的前提下，现代产业体制将会做出灵活的调整。今后的汽车会像今天我们所能见的电脑产品一样， 不再以最终完成品的状态出厂，而是有各种性能升级的空间。汽车产品的使用环境不再固定，而是成了互动的使用环境。汽车的保有量不断增加，而相应配套的市政设施、停车场空间等却与发

4、展不相称，这势必要求汽车整车外形尺寸要越小越好，但又不能对乘坐舒适性产生 不利的影响，我们可以从五种途径来增大空间利用率：减少发动机所占空间，驾驶室前移；加长轴距，减少前后悬的长度；行李箱向车尾部后移或向车顶部上移；从 三厢式向单厢式发展；改变车门开启方式。为了减少发动机所占空间，需要对底盘和整车总体布置进行充分地研究，以便利用有效空间和增加使用空间的可变性，通常前挡风玻璃总是尽量往前移， 形成子弹头形状。轴距加长是在车身总长不变的前提下，可以减少前后悬的突出部分，使后排座位的人上下车更加方便，增加乘坐舒适性。行李箱设计尽量向后移或 向上移是为了增大乘坐空间，充分利用车顶部的空间。车身布置尽量

5、紧凑合理，浑然一体，使得汽车在满足舒适陛的前提下更加轻便化、流线型化。许多日系小型车 将这类设计概念发挥到了极致，比如以大空间著称的日产TIIDA。高速、安全、低耗是现代汽车发展的主题。为了适应这个潮流，汽车造型应在严格的风洞试验的基础上做好形态设计，创造楔形车身或流线型楔形车身。未来汽车降低油耗的途径将是多方面的，采用新能源是一项重要措施。能源的改变使汽车造型、内饰、色彩均与众不同。例如电动汽车，采用蓄电池和电 动系统为动力，其动力舱部分空间就要比内燃机小得多，大大增加了造型设计的灵活性。由此可见，未来车身的整体形状由于汽车动力能源的不同，将出现丰富多彩 的艺术造型。研究空气或其他气体的运动

6、规律，空气或其他气体与飞行器或其他物体发生相对运动时的相互作用和伴随发生的物理化学变化的学科。流体力学的一个分支。它是在流体力学基础上随航空航天技术的发展而形成的一门学科。 研究内容根据空气与物体的相对速度是否小于约100米秒（相应马赫数约0.3），可分为低速空气动力学和高速空气动力学。前者主要研究不可压缩流动，后者研究可压缩流动。根据是否忽略粘性，可分为理想空气动力学和粘性空气动力学。作用于飞行器的升力、力矩问题，可主要通过理想空气动力学求解。按流场边界不同，气流有外流和内流之分。外流指一般飞行器绕流和钝体绕流，内流主要指管道、进气道、发动机内的流动。专门研究钝体绕流的称钝体空气动力学；专门

7、研究内流的称内流空气动力学。自20世纪60年代以后，空气动力学逐渐向非航空航天的一般工业与经济领域扩展和渗透，形成了工业空气动力学。此外还有一些边缘性分支学科，如稀薄气体动力学、高温气体动力学和宇宙气体动力学等（见气体动力学）。流体力学的三大方程组是由质量守恒，动量守恒和能量守恒定理推导出来的，他们分别叫连续方程、动量方程和能量方程。另外加上气体状态方程和本构方程，形成了流体力学的核心内容。（具体叫法根据译本有出入）它们成立的前提是做了连续性假设、牛顿流体假设和完全气体假设。其中只做了上述三个假设的方程组最为精确，适用范围最广，被成为Navier-Stocks方程（组），但是在当时条件下，人们

8、无法对N-S方程（组）进行有效地求解，为了满足工程实践需要，人们又做了无粘假设，忽略掉了由动量定理推导出的那个方程的粘性项，这一举措对连续方程毫无影响，但能量方程中由粘性耗散引起的能量变化因此消失了。此时，N-S方程退化成了Euler方程（组），但是大大简化了CFD的计算难度，现在对Euler方程（组）的求解已非常成熟，基本能满足工程的最高精度的需要，NS方程一般只是做为理论研究或是某些特殊的情形下才需要做。随着具体的实际情况，先辈们又对EULER做了诸如不可压啊，无旋啊（使速度有势），小扰动啊等等假设，进一步把EULER方程组简化成针对具体情况的方程组或方程，比如Laplace方程，速势方程

9、，小扰动速势方程等。钝体空气动力学。研究钝形物体的绕流问题。钝体常具有钝头、钝尾或带棱角的形状，如桥梁、塔架、采油平台、大型冷却塔、高层建筑、火车、汽车等。当风吹过这些物体或物体在空气中运动时便产生钝体绕流现象。流线型飞机在大迎角飞行时，也属钝体绕流范畴。钝体绕流通常伴有复杂的分离和旋涡运动，有时还会产生流致振动（即物体或结构被流动激发的振动）。这是由于分离涡从物面周期性发放时，物体受到周期变化的流体动力作用而发生的受迫振动，甚至导致共振或变形发散，使结构破坏。1940年美国塔科马悬索桥在自然风作用下发生强烈振动而断裂就是一例。为此，在建筑设计中必须考虑结构的固有频率，还要进行风洞实验。常采取

10、的措施有减小跨度，增加刚度，改善外形等，或设置动力阻尼器。 内流空气动力学。主要研究各种管道（如喷管、扩压管等）内部空气或其他气体的流动规律及其与边界的相互作用；有时还包括管道内叶轮机（如压气机、涡轮等）中的流动问题。管道中的流动一般可按一维流动处理。中国学者吴仲华于20世纪50年代初创立了叶轮机械三元流动理论。内流空气动力学的研究方法与一般空气动力学并无明显的不同。 工业空气动力学。主要研究大气边界层（受地面摩擦阻力影响的大气层区域）内风与人类活动、社会和自然环境相互作用的规律。很多情况下，也称为风工程。主要内容包括：大气边界层内的风特性，如速度分布、湍流分布等；风对建筑物或构筑物的作用，以

11、及对果园、树林等的风害及其防治；建筑物或群体所诱致的局部风环境；风引起的质量迁移，如气态污染物的排放、扩散和弥散规律；交通车辆（如汽车、火车）的气动特性及减阻措施等；风能利用；风对社会、经济的其他影响等。主要通过现场实测和实验室模拟进行研究。为此建造了专用的大气边界层风洞和密度分层的水槽等设备。 研究方法主要有理论和实验两个方面。 理论研究遵循的一般原理是流动的基本定律，如质量守恒定律、动量守恒定律、能量守恒定律、热力学定律以及介质的物理属性和状态方程等。但在不同速度范围、流动特征，上述基本定律的表现形式（即控制方程）、求解的理论和方法有很大差异。在低速不可压缩流范围，求解的基本理论有理想无粘

12、流的基本解法、升力线和升力面理论、保角转绘理论、低速边界层理论等。在亚声速流动范围，理想无旋流方程属非线性椭圆型偏微分方程，主要求解方法有小扰动线化理论、亚声速相似律（如普朗特-格劳厄脱法则、卡门-钱学森公式等）、速度面法等。在超声速流动范围，方程属非线性双曲型偏微分方程，主要理论处理方法有小扰动线化理论、相似律、特征线法等。在跨声速流动范围，流动比较复杂，方程属非线性混合型偏微分方程，求解难度很大，主要用数值求解方法，有时也可用相似律等。在高超声速流动范围，流动中出现很多物理化学变化如烧蚀、传热传质等，而且必须考虑气体真实效应和激波-边界层干扰（物面附近的激波同边界层之间的相互影响）。 实验

13、研究是以相似理论为指导，在实验设备（主要是风洞）中模拟真实飞行而求解流动问题。计算机的应用和发展，使空气动力学有了深刻而巨大的进展。 在理论研究方面，通过数值计算直接求解基本方程，逐渐形成了计算空气动力学。在实验方面，提高了实验的自动化、高效率和高精度水平。理论研究、实验研究、数值计算3方面的紧密结合，已成为现代空气动力学的主要特征。空气动力学作为一门基础学科，对航空航天技术的发展起着重要作用，对一般工业如建筑、交通、能源、环境保护等技术的发展也起着日益显著的作用。“造型硬点”理论 P3Zoc? 一、起因： 1_-;+XP! 用绘画展现人的胖瘦，他的骨骼、筋腱就是不可变的“硬点”，加肉减肉也要

14、合理，比如肚脐眼的最深点到后腰的距离是基本不变的 Z?r,ZK 同理，汽车造型设计也有着许多有形或无形的约束，不是可以任意发挥的，除了表现功能配置和美学、文化元素外，结构、工艺以及力学特别是流体力学理论也是重要的约束条件。 9?C$/?CVDO 二、“造型硬点”理论的基本构成： 3yhscNg.: 1.多“S”线学说； 8!+qp:=R 2.主要断面学说，加强X轴、Y轴中心面及主要特征区域的段面剖面边界； MDs xKBb 3.分缝线：区分可开闭和固定的，分别给出与相对于整车的位置及宽度比例； )suXh- 4.弧线、S线：分类约定极限R值、链接过渡关系； t4LaZOy 5.渲染：光源位置、

15、角度与光影明暗、强弱差异对比； -fT vzJ 6.灯具外表面的凸起； vt*| S 7.边缘落差的显现形式； 6(d+ q(V i 8.玻璃的透光度与背景可见物； bFfV.3k 9.迎风面：忌与Y轴垂直的迎风凹面； F(.cbd 10.主体色彩与背景、地面衬托； 9*u?:d 11.一些部件的设定位置； Cvqu:m38P 12.长、宽、高、接近角、离去角、最小离地间隙等参数；设计汽车造型的空气动力学汽车空气动力学空气动力学在科学的范畴里是一门艰深的度量科学，一辆汽车在行使时，会对相对静止的空气造成不可避免的冲击，空气会因此向四周流动，而蹿入车底的气流便会被暂时困于车底的各个机械部件之中，

16、空气会被行使中的汽车拉动，所以当一辆汽车飞驰而过之后，地上的纸张和树叶会被卷起。此外，车底的气流会对车头和引擎舱内产生一股浮升力，削弱车轮对地面的下压力，影响汽车的操控表现。另外，汽车的燃料在燃烧推动机械运转时已经消耗了一大部分动力，而当汽车高速行使时，一部分动力也会被用做克服空气的阻力。所以，空气动力学对于汽车设计的意义不仅仅在于改善汽车的操控性，同时也是降低油耗的一个窍门。对付浮升力的方法对付浮升力的方法，其一可以在车底使用扰流板。不过，今天已经很少有量产型汽车使用这项装置了，其主要原因是因为研发和制造的费用实在太过高昂。在近期的量产车中只有FERRARI 360M、LOTUS ESPRI

17、T、NISSAN SKYLINE GT-R还使用这样的装置。另一个主流的做法是在车头下方加装一个坚固而比车头略长的阻流器。它可以将气流引导至引擎盖上，或者穿越水箱格栅和流过车身。至于车尾部分，其课题主要是如何令气流顺畅的流过车身，车尾的气流也要尽量保持整齐。如果在汽车行驶时，流过车体的气流可以紧贴在车体轮廓之上，我们称之为ATTECHED或者LAMINAR（即所谓的流线型）。而水滴的形状就是现今我们所知的最为流线的形状了。不过并非汽车非要设计成水滴的形状才能达到最好的LAMINAR，其实传统的汽车形态也可以达到很好的LAMIAR的效果。常用的方法就是将后挡风玻璃的倾斜角控制在25度之内。FER

18、RARI 360M和丰田的SUPRA就是有此特点的双门轿跑车。其实仔细观察这类轿跑车的侧面，就不难发现从车头至车尾的线条会朝着车顶向上呈弧形，而车底则十分的平坦，其实这个形状类似机翼截面的形状。当气流流过这个机翼形状的物体时，从车体上方流过的气体一定较从车体下方流过的快，如此一来便会产生一股浮升力。随着速度的升高，下压力的损失会逐渐加大。虽然车体上下方的压力差有可能只有一点点，但是由于车体上下的面积较大，微小的压力差便会造成明显的抓着力分别。一般而言，车尾更容易受到浮升力的影响，而车头部分也会因此造成操控稳定性的问题。传统的房车、旅行车和掀背车这类后挡风玻璃较垂直的汽车，浮升力对它们的影响会较

19、为轻微，因为气流经过垂直的后窗后就已经散落，形成所谓的乱流效果，浮升力因此下降，但是这些乱流也正是气流拉力的来源。有些研究指出像GOLF之类的两厢式掀背车，如车顶和尾窗的夹角在30度之内，它所造成的气流拉力会较超过30度的设计更低。所以有些人就会想当然的认为只要将后窗的和车顶的夹角控制在28至32度之间，就能同时兼顾浮升力和空气拉力的问题。其实问题并没有那么简单，在这个角度范围里气流既不能紧贴在车体上也不足以造成乱流，如此一来将很难预计空气的流动情况。因为汽车在行驶时并非在一个水平面上行驶，随着悬挂系统的上下运动，其实汽车的离地距离是一个变量，而气流在流过车体上下所造成的压力差也会随时改变，同

20、时在车辆过弯时车尾左右的气流动态也会对车尾的气流情况造成影响。当尾窗与车顶的夹角介于28至32度时，车尾将介于稳定和不稳定的边缘，这其实非常危险的。举个例子，AUDI TT在推出时曾经发生高速翻车的问题，当时的事故调查报告指出AUDI TT的后轴在高速时浮升力过高，造成后轮抓着力太弱。而TT在设计时以风格作为首要前提，在空气动力学上有所牺牲。后窗与车尾的弧度就介于以上那个尴尬的角度之间。车厂在设计掀背车时宁愿将车尾设计的平直一点，一来可以增加车内的空间，二来也克服了空气动力学上的不足。尾翼的基本设计 尾翼和扰流器的诞生正是要解决气流和浮升力的问题。我们见到过的尾翼可谓五花八门、千奇百怪。不过它

21、们却有着相同的特点：表面狭窄、水平面离开车身安装（如果尾翼紧贴在车身安装，如果它不仅仅起到装饰作用，便只有扰流器般的作用，这两者是不同的。）尾翼的主要作用是增加下压力，所以尾翼的外形必须像倒置的机翼才行，这样的设计会使流经尾翼下端的气流的速度较流经尾翼上端的来得高，从而产生下压力。还有一种产生下压力的方法是将尾翼前端微微向下倾斜，虽然这种设计会比水平式的尾翼产生更大的空气拉力，但是在调节下压力大小的方面却较有弹性。WING和SPOILER的分别 尾翼和车尾扰流器的分别是后者与车尾连为一体，或者干脆就是车身整体设计的一部分。车尾扰流器其实也可以用来制造下压力，但是常见的功能扔是减少浮升力和气流拉

22、力。掀背车的尾扰流器集结了大量的空气于扰流器的前方，目的是分隔车尾的气流，从而降低浮升力。后扰流器也可以令气流更顺畅的流经车尾，避免气流长时间的徘徊或紧贴在车尾上，如此一来便可以减少空气拉力，同时也可以减低导致浮升力的车底气压。所以，有很多车书喜欢统称车尾上的凸出物为尾翼是很不专业的行为，比如普通版的911那个可以自动升降的东西该被称为扰流器，而GT2上的那个才是货真价实的尾翼。一般来说，欧洲的车厂比较注重汽车的美学设计，同时也很在意SPORTS SEDAN和RACING EDITION之间的分别。所以，欧洲的车厂比较忌用尾翼，而日本的车厂则将尾翼作为卖点推给顾客，从这种分别中也可以轻易的体会

23、出不同国家造车哲学的不同。漫步都市街头，你会发现越来越多新的轿车，在其尾部行李箱盖外端都装有一块像是倒装的飞机机翼，使原本就拥有华丽迷人外观的轿车又平添许多妩媚和生气。许多人都以为这新颖美丽的汽车尾翼是厂家为了好看才给轿车安装的装饰件。其实它的主要作用是可以有效地减少轿车在高速行驶时的空气阻力和节省燃料。在我国的一些地方常常将“汽车尾翼”称为“汽车导流板”，其实这种叫法是错误的。“汽车导流板”在轿车上确有其物，只不过是指轿车前部保险杠下方的抛物型风罩，而“汽车尾翼”则是安装在轿车后箱盖上的。国外一些人根据它的形状形象地称它为“雪橇板”，国内也有人称它为“鸭尾”。比较科学的叫法应为“汽车扰流器”

24、或“汽车扰流翼”。根据气体动力学原理分析，我们知道汽车在行驶过程中会遇到空气阻力，这种阻力可分为纵向、侧向和垂直上升3个方面的作用力，并且车速与空气阻力平方成正比，所以车速越快，空气阻力就越大。一般情况，当车速超过60公里时，空气阻力对汽车的影响表现得就非常明显了。为了有效地减少并克服汽车高速行驶时空气阻力的影响，人们设计使用了汽车尾翼，其作用就是使空气对汽车产生第四种作用力，即对地面的附着力，它能抵消一部分升力，控制汽车上浮，减小风阻影响，使汽车能紧贴着道路行驶，从而提高行驶的稳定性。目前大多数汽车尾翼都是用玻璃纤维或碳素纤维制成的，既轻巧又坚韧，并且它的形状尺寸是经过设计师精确计算而确定的

25、，不宜过大也不宜过小，不然反而会增加轿车的行车阻力或起不到应有的作用。近几年，随着我国高速公路、高架路和高等级道路的建设及投人使用，车速有了较大的提高，汽车尾翼的作用显得越来越重要。以排气量为1.8升的轿车为例，如果装上尾翼，空气阻力系数降低20%，在一般道路上行驶，耗油量减少或许不明显。如果在高速公路上以120公里的时速行驶，则能省油14%，此时汽车尾翼的作用就很明显了。尾翼和扰流器的简史早在上世纪30年代，各大车厂已经开始致力于降低气流拉力，而对于浮升力的研究，各车厂大致要到60年代才开始关注。FERRAR的赛车手RICHIE GINTHER于1961年发明了能产生下压力的车尾扰流器，他也

26、因此闻名于世。随后的FERRARI战车也都使用此项设计。而第一部使用前扰流器（俗称气霸）的汽车应该是大名鼎鼎的FORD GT40。这部车在超越时速300KM/H时所产生的浮升力令其成为一部根本无法驾驭的汽车，据说在加装了前气霸之后，GT40在达到极速时前轮的下压力由原来的310磅激增至604磅！至于第一部使用尾翼的汽车我没有准确的资料，不过据说时道奇于60年代末生产的CHARGER DAYTONA PLYMOUTH SUPERBIRD。在欧洲车厂方面，保时捷可以算首家兼顾扰流器的功能和美学设计的车厂。1975的911 TUBRO的一体式的气霸和鲸鱼尾式的扰流器大副降低了浮升力的产生，其效用高达

27、90。于是在70年代末，气霸和扰流器更成为保时捷的标志。当时有很多以高性能作为卖点的车厂也跟随保时捷的步伐以气霸和扰流器作为卖点。（说到这里，我到想起了一些题外话。其实车厂都要经过一个发展阶段才能走向成熟，其实日本车与欧洲车的差距就体现在日本车其实在走欧洲车曾经走过的一条道路，这条路每个车厂都必须经历。如果以后中国真正的拥有自己的汽车工业的话，那么中国的车厂也必须走这条道路。一般我认为欧洲车厂的空气动力学水平要较日本车厂来的高一点，就拿对空气动力学要求很高的F1赛事来说，所有空气动力学高手都是欧洲人，而这些欧洲人也无一例外的供职于欧洲车厂，英美车队在空气动力学方面的研究在它这几年来几乎没有进步

28、，从这一点上面就可以看出欧洲车厂于日本车厂之间的差距。不过，这些差距是由时间造成的，我想技术上的差距相对比较容易弥补。而文化背景的不同才容易造成真正的差异，而这种差异如果产生不良性的发展，日本车厂就真正的危险了。）现在气霸和扰流器已经非常非常的普通了，几乎时速可以达到百余公里的汽车都使用这些东西。其实如果你的车速并不高，这些东西并不起作用。当车速介于60到80之间时，气流的拉力根本高不过车轮的运动阻力，如果要感受尾翼和扰流器在浮升力和下压力方面的明显作用，时速必须高于160KM。其中的原因是因为气流的动力往往是车速的二次方，一部汽车从130KM/H加速至260KM/H，浮升力和空气拉力将会有四

29、倍的增加。同时，所有汽车所有的气霸，在降低气流拉力方面都具有一定的作用。一般来说可以减少510的整体气流拉力。另一方面，气霸也有助于冷却引擎，亦方便了雾灯的安装。不过仍然有为数不少的车厂认为尾翼和扰流器是为了美观而设的。不过总体来说，这些空气动力部件都具有一定的实际作用，以上代凌志SC系列来说，加装原厂车尾扰流器之后，汽车的Cd数值（气流拉力）由原来的0.32降至0.31。但是FORD ADVANCED DESIGN STUDIO的设计师GRANT GARRISON曾经说过：如果尾翼和扰流器不是那么受欢迎，我们是不会加在车身上的，但是我们可以用其它方法来把车辆设计得具有同样的空气动力学效果。持

30、相同观点的还有大名鼎鼎的FERRARI，众所周知FERRARI为了迁就车身设计的美感是很忌讳在车身上使用尾翼的，而即使以快跑作为最高目的的ENZO FERRARI也使用的是可升降的尾扰流板，其原因是FERRARI的主席认为一部静止的FERRARI不需要流器对Cd值的一点解释最后值得一提的倒是普遍存在的对Cd值的一些误解。在许多车厂的产品介绍书中，常常会提及新车的风阻系数降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不简单是指我们一般所说的空气阻力，而是流气拉力系数（DRAG COEFFICIENT），一般而言气流在车尾造成的拉力，数值越低，表示车尾气流处理的越流畅，该部分的浮升力亦会越小，相对而言，车辆行

31、走时的阻力会低一点，后轮的下压力也会好一点。说到这里我们就应该明白，加装尾翼并不一定会增加Cd值！如果加装尾翼和尾扰流器后，车辆尾部气流通过的流畅度增高，那么这辆车的Cd值反而应该降低。汽车设计的空气动力学问题并不止于车尾，其实车头的长度和宽度也会影响一部汽车的总拉力数值。比如前纵置引擎的中心点要比前轴的中心点更前，车头就容易造得很长，而如果加阔前轮距来横置摆放引擎，车头部分就会随着加阔，以上两种情况都会影响到整体的气流拉力(CdA）。虽然有可能一辆车的Cd造得很低，但是同样难以弥补车头部分增加的长度和宽度所带来的整体气流拉力数值的上升,举个例子来说，一部汽车的风阻系数由原来的Cd0.40下降

32、至Cd0.38，但是车头的宽度却增加了75MM，这时它的CdA数值约会上升5，这样一来等于完全抵消了Cd下降的效果。（比如新款的ACCORD，虽然风阻系数达到了惊人的Cd0.25,可是因为车体全面比上一代要加大许多,所有在高速时的稳定性表现,我个人估计不会有大幅的攀升，如果这方面的表现的确有所改进，也首先应该归功于轴距的加长和悬挂设定的改进，空气动力学的成就反而是次要的。因为民用车的空气动力学表现必须兼顾降低风噪和燃油经济性，所有在设计时必然会对汽车的下压力作出一定的牺牲。）因此，在大家谈论Cd时，不应该认为Cd代表了一部汽车的整体空气动力表现，更不能轻易的认为随便加装一只尾翼或者巨型扰流器就

33、必然可以获得更好的空气动力学表现！其实充其量它只不过改善了空气动力学中某个部分的表现而已。一级方程式赛车是一种高速汽车，但在机械概念上却较接近喷射机，而非家庭房车。它们巨大的双翼不但具用商业广告牌的作用，同时还可以产生至关重要的下压力。这种空气动力会使流经汽车上方的气流将车身向下压，使车子紧贴在车道上。相反地，飞机则是利用巨大的双翼产生上升力。 将车身压在车道上可使轮胎获得更大的抓地力，进而在弯道时产生更快的加速度。由于一般普通房车没有下压力，因此甚至无法产生1G（一个重力单位）转弯力。一级方程式赛车能产生4个G的转弯力。 在时速230公里时的状况下，F1赛车上方气流产生的下压力足以使它在隧道

34、里沿着隧道的底部行走。 在设计当今一级方程式赛车的过程中，扮演重要角色的空气动力学家正面临着一个基本的挑战：如何在产生下压力的同时不增加空气阻力。这正是汽车必须克服的问题。在汽车空气动力设计的过程中，风洞扮演着重要的角色。进行风洞实验时，通常先制作一半体积的模型，而风洞就像一个巨大的吹风机，将空气吹向静止的模型。 虽然这个吹风机的价格非常昂贵，但积架车队仍然编列四千九百万美元的预算，将在该车队新建的银石（Silverstone）工厂建造一个风洞。 空气动力可以根据不同赛车场的特征而调整。较直的跑道需要较低的下压力设定值，如此可减少阻力，并且有助于赛车提高极速。较曲折的车道需要较高的下压力设定值

35、，如此可令赛车的极速降低。例如，在曲折的Hungaroring车道上，赛车很难达到300km/h的速度，但在Hockenheimring车道上，车速可以超过350km/h。 通常所说的空气动力学研究内容是飞机，导弹等飞行器在名种飞行条件下流场中气体的速度、压力和密度等参量的变化规律，飞行器所受的举力和阻力等空气动力及其变化规律，气体介质或气体与飞行器之间所发生的物理化学变化以及传热传质规律等。从这个意义上讲，空气动力学可有两种分类法： 首先，根据流体运动的速度范围或飞行器的飞行速度，空气动力学可分为低速空气动力学和高速空气动力学。通常大致以400千米/小时这一速度作为划分的界线。在低速空气动力

36、学中，气体介质可视为不可压缩的，对应的流动称为不可压缩流动。大于这个速度的流动，须考虑气体的压缩性影响和气体热力学特性的变化。这种对应于高速空气动力学的流动称为可压缩流动。 其次，根据流动中是否必须考虑气体介质的粘性，空气动力学又可分为理想空气动力学(或理想气体动力学)和粘性空气动力学。最后，我要说的是对改装空气动力学部件的一点个人看法。基本上，主流车厂在空气动力学方面的研究在这5至6年里得到了迅猛的发展（原因很简单，内燃机的改进在近十年步伐明显放缓，要想改善汽车的动力表现只有从改善空气动力学和提高动力传输效率两方面入手）。新的量产车在空气动力学方面的表现也越来越好，这也就是说新车的空气动力学

37、设计越来越严谨，随意的改动更加容易破坏汽车原来的空气动力学表现，而非改善！操控性首先讲究的是总体的平衡，所有单单改装BODY KIT或者单改其它的空气动力部件很有可能达到和愿意背道而驰的效果。所有我认为，如果要改就一件式一起改，而且不要轻易的加装车底的扰流板。第一， 车体的扰流板较容易损坏；第二， 第二车底的扰流板在正常的车速下根本不能改善汽车的空气动力表现。汽车车身概说车身壳体按照受力情况可分为非承载式、半承载式和承载式(或称全承载式)三种。非承载式车身的特点是车身与车架通过弹簧或橡胶垫作柔性连接。在此种情况下，安装在车架上的车身对车架的加固作用不大，汽车车身仅随本身的重力，它所装载的人和货

38、物的重力及其在汽车行驶时所引起的惯性力和空气阻力。而车架则承受发动机及底盘各部件的重力，这些部件工作时通过其支架传递的力以及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传来的力(最后一项对车架或车身影响最大)。半承载式车身的特点是车身与车架用螺钉连接、铆接或焊接等方法刚性地连接。在此种情况下，汽车车身除了承受上述各项载荷外，还在一定程度上有助于加固车架，分担车架的部分载荷。承载式车身的特点是汽车没有车架，车身就作为发动机和底盘各总成的安装基础。在此种情况下，上述各种载荷全部由汽车车身承受。为了减小汽车的整车质量和节约材料，大多数中级、普通级、微型轿车和部分客车车身常采用承载式结构。货车驾驶室只占汽车长度的小

39、部分，不可能采用承载结构。没有完整的封闭构架的开式车身(敞篷车)也很难采用承载式结构。高级轿车车身如果为了提高汽车的舒适性，减轻发动机及底盘各总成工作时传来的振动及汽车行驶时由路面通过车轮和悬架传给车身的冲击，则可采用非承载式结构。轿车车身和货车驾驶室都没有明显的骨架，而是由外部覆盖零件和内部钣件焊合而成的空间结构。承载式车身的地钣有较完整(厚度也较大)的纵、横承力元件，其前部有两根断面尺寸较粗大的纵梁，它们往往与两侧的前挡泥钣8和前面的散热器固定框9等焊接成刚性较好的空间构架，以便直接安装发动机和前悬架等部件并承受其工作载荷。与此相反，非承载式轿车(长头式货车的情况亦相同)的车身前部就较薄弱

40、，其车前钣制件通常不是焊接在车身壳体上，而是用螺钉相互连接起来并安装在车架上。对于设计汽车造型我有这样的理解1再好看，绕流不行，噪音会很大，动力也会下降。 2设计时得从上看到下，左右看，45度侧前后看，别到时看得一侧四不像啊，呵呵 3再好看的车，与普通车，注意没有，细节很重要，一个点缀也许会活很多， 4大家喜欢玩时尚，车轮喜欢跑车的规格吧，一点，点缀，轮箍要大，胎外侧露得尽量少些。 5排气管，可以加套子看起来壮实些 6灯的设计，led组合灯的设计现在很流行，还有尽量配合你设计车时的装饰，比如镀铬饰条，曲线一体化等等 7进气隔栅可以说就是汽车的最主要脸，这得把握到妙处。我想中国汽车很快就会超过别

41、人的 ，德国车的线条把握很好，意大利车前后视觉比例很好，日系车善于不断尝试，我们都得值得学习。印象中的日本制造商并不擅长跑车的设计，而在过去的一年里，他们似乎在尝试着改变这种状况。本届北美车展，四款来自日本制造商的概念跑车，向我们展示了独特的跑车设计理念。它们分别是讴歌的ASC概念车、雷克萨斯LF-A、丰田FT-HS和概念化较小的本田Accord轿跑车。这几款日系跑车都有很明显的楔型侧面、修长的车体具有良好的空气动力学特征。这些跑车都具有非常明显的棱边，并形成很多锋利的夹角。除了雷克萨斯LF-A以外，其他三款车都有明显的腰线，这样的线条能够突出运动感和力量感.另外这几款跑车中除了讴歌的ASC外

42、，其他三款的轮罩都是扁平的一刀削的造型，这种轮罩的设计手法，最初出现在标致207上，本届车展上这种造型特征开始流行起来，日产Rogue、福特Interceptor和其他很多车上都具有这样的特征。这种轮罩的造型能使轮罩和车身的过渡更加清晰明了，增强力量感。重视尾部设计也是这几款跑车的共同点，特别是雷克萨斯LF-A概念车，这说明了汽车设计开始由原来的强调前脸的设计开始走向讲究前后平衡的设计。日本人的几款跑车，突破了传统跑车讲究车身表面圆滑过渡的特点(比如奥迪TT，保时捷，法拉利等)，突出力量感和肌肉感，车身造型丰富，并有强烈的未来科技感。车身设计的演变和发展人们总习惯以艺术的观点欣赏汽车的外型，而

43、汽车犹如一个个流动的精度建筑物游戈在道路上，优美的车身往往给人留下难以忘怀的印象。事实上汽车的车身造型 是一个时代社会政治、经济和文化等多方面生动的综合反映，也鲜明拆射出这个时代的整个工业水平及完备程况。特别是汽车制造工业水淮的高低。1913年以前，从汽车诞生起，汽车车身千遍一律是木质马车的改型，直到1915年世界上才出现第一辆由美国巴德公司为道奇轿车制造的全钢车身，从此汽车车身跨进金属结构的时代。那时能获的一辆封闭式车身的汽车就是用户的最大心愿。30年代流行箱式大车身，那时车速很低，设计师不需顾虑空气阻力的大小。四、五十年代军车大出风头，为了打赢第二次世界大战, 各式战争用车，如吉普、牵引车

44、、富秋莎炮车纷纷涌向战场。60年代汽车在保持大功率的同时，车身开始讲究安全性。70年代的能源危机使小巧玲戏的轻型轿车狠狠地赚了一笔，把曰本等推上了经济大国的地位。80年代车身设计师要兼顾动力性、排污性及经济性等多方面的要求。随着电子技术的广泛使用，结构紧奏强度高的流线型轿车现已大量行驶在道路上。展望未来，进入21世纪后，各种具有鲜明个性特征、多姿多采风格各异的轿车将会展现在世人面前。当代轿车车身已由传统的车驾式结构向整体无架结构式转化，这是一种缘于飞机的应力薄壳结构，质轻而强度非常高。与车架式车身相比，重量减轻了400KG以上，而车身内部空间切丝毫未减少，甚至还有扩大。现代车身设计师有了更优质

45、的材料和加工手段可选用，如超轻型高强度薄板钢材、合金铝材和各式塑料件，先进的加工工艺如三维激光加工等。当然现代车身也被要求具有高得多的防撞抗冲击的能力，以及更严的清洁性，舒适性和智能性的要求，并要求给人以更美的艺术感受。总之，汽车车身是设计师的语言和艺术品，也是设计水准的最高检验。车身设计造型涉及诸如空气动力学，人体工程学、制造工艺学、美学、计算机图形学、结构学、材料学等等学科，它是一种技术和劳动密集型相结合的产品，它的制造成本约占汽车总成本的一半，其设计成本比重在整车总设计中已属最大头，所以车身设计成为制约着汽车制造和新车型开发的关键。 设计车身时，首先想到的是如何处理各神曲率不同的复杂空间

46、曲面，涉及曲面的建模、编辑、裁剪及平滑连接过渡等问题。过去传统的设计过程一般分为初步设计与准确技术设好两个过程，需经历1:5小油泥模型、等尺寸油泥模型及样车制造等阶段。其中还必须经过多次的模型和实车的风洞阻力试验，工作极其繁琐艰辛，周期长达年甚至更长，同时存在开发成本高、产品通用化系列化程度低和积累误差大等缺点。随着计算机的技术进步和广泛使用，在车身设计中现已大量使用功能强的计算机技术，如曲面造型能力很强的美国计算机UG软件系统，就为车身进行CAD/CAE/CAM设计提供了极良好的基础。 FEM有限元的车身设计 FEM（FINITE ELEMENT MODE）有限元法是一种随计算机技术进步而发

47、展起来的计算方法，对分析复杂的几何形状受力情况和约束情况进行较大简化后再粗略估算，与实际情况有较大差别。FEM在车身设计上的应用，是先将车身剖分成由有限个单元组成的数以千百计的离散组合体，再运用力学原理分析每个单元的受力特性，然后组集成各个单元的特性，从而得到车身的应力场和具能有效的分析计算及模拟车身的实际受力和结构形状的变化，以及被约束的情况等。由于有元法计算精确，计算结果更接近实际，早在50年代就开始应用于飞机的设计，取得了很成功的经验，后来很快推广到汽车车身及零部件的设计中。目前FEM技术无论在理论研究上或实践指导方面都发展到成熟的阶段，它在处理大型等距离微机化及增强前后处理能力方面，以

48、及在优化结构设计智能型有限元自动估算误差功能等都有了较大的进展。 在FEM设计过程中，轿车车身可按简化结构建模，如车身可按简化结构建模，如车身上可A、B柱类件均是由若干个零部件围成的承载结构，可简化为梁薄壳结构单元；车顶盖和地板等板状支承结构，可简化为板壳结构单元；它们靠一种称之为弹性件来连结。由于各结构元属细分法取得，则一个车身可简化为成千个单位件和节点所构成，以此建立有限元车身力学模型。FEM的造型设计两种，一般可分为概设计、过程设计及准确设计三个阶段，与之相对应要建立三个FEM模型。概念设计阶段也称简单FEM，其任务是根据车身总体设计思想和预期使用条件，经过粗略有限元模拟以取得对下步设计

49、的指导作用和取得相关数据，它对计算机的条件和计算时间都要求较低，可快带获取计算结果。过程FEM阶段的任务是根据上步设计数据、完成对零部件的设计、修改和取舍。准确FEM的意义在于经过实车试验后数据经反复修改以确定出吻合的准确FEM，并可根据市场反馈意见，进行快速局部修改，并建立对车身动力学如碰撞响应的有限元模型。 这里必须强调的是，在车身设计的全过程中，概念设计的作用十分重要，通过概念设计就基本上确定车身的结构形式和参数，直接影响后续设计的正确和周期，减少重复设计，而且概念设计成本约占总设计成本的70%，对整车成本构成的比重较大。 导流式车身造型设计 从汽车行驶速度造成的空气阻力来看，汽车的百年发展史，其实质就是汽车如何克服气动阻力的发展过程，车身的造型进步则生动的演绎着这个变化经历。可以毫不夸张地说，在与气