18新利最新登入空气动力学是如何工作的

之前我们看看空气动力学应用于汽车,这18新利最新登入是一个小物理复习课程,这样您就可以了解一些基本概念。

作为一个物体穿过大气层,它取代的空气包围着它。对象也接受重力和阻力。拖时生成一个固体物体通过流体介质如水或空气。阻力随速度——对象传播得越快,越拖的经历。

我们测量一个物体的运动使用描述的因素牛顿定律。这些包括质量、速度、重量、外力和加速度。

对加速阻力有直接影响。物体的加速度(a)是它的重量(W) -阻力(D)除以它的质量(m)。记住,重量是一个物体的质量乘以重力作用于它。你的体重将会改变在月球上,因为较低的重力,但是你的质量保持不变。更简单:

= (W - D) / m

(来源:美国国家航空航天局)

随着物体加速,其速度和阻力增加,最终,阻力就等于重量——在这种情况下,不能进行进一步的加速。假设我们的目标在这个方程是一辆车。这意味着,当汽车旅行越来越快,越来越多的空气推动,限制多少可以加速和限制在一定的速度。18新利最新登入

18新利最新登入这适用于汽车设计如何?它是用于找出一个重要的数字——阻力系数。这是其中的一个主要因素,确定物体运动很容易通过空气。18新利最新登入阻力系数(Cd)等于阻力(D),除以密度(r)的量,乘以速度的一半(V)的平方乘以面积(A)做出更具可读性:

Cd = D / (* 5 * r * V ^ 2)

【来源:美国国家航空航天局]

所以实际上,汽车设计师追求多少阻力系18新利最新登入数和空气动力意图如果他们制作一辆车吗?找出在下一页。

我们刚刚知道了阻力系数(Cd)是一种图,测量空气阻力的力量在一个物体,比如买一辆汽车。现在,想象一下空气的力量推动对汽车时。以每小时70英里(112.7公里/小时),有四倍力与汽车以每小时35英里(56.3公里每小时)[来源:Elliott-Sink]。

一辆汽车的气动能力测量使用车辆的阻力系数。从本质上讲,Cd越低,空气动力汽车越多,越容易可以穿过墙上的空气推动反对它。

让我们来看看一些Cd数字。记得四四方方的老沃尔沃汽车1970年代和80年代?960年老沃尔沃轿车达到36的Cd。新沃尔沃汽车更光滑和弯曲,陈霞和S80轿车达到Cd[来源:Elliott-Sink]。这证明你可能已经能够猜——流畅,更具流线型更符合空气动力学的形状比四四方方的。这是为什么?

让我们看看最空气动力学的本质——泪珠。泪珠是光滑圆四周和顶部逐渐变小。周围空气流动平稳,倒在了地上。与汽车一样,光滑、圆形表面允许空气流流车辆,减少空气对人体的“推”。

今天,大多数汽车实现.30的Cd。越野车,这往往比汽车更四四方方的,因为他们大,容纳更多的人,并且经常需要更大的格栅帮助发动机降温,有Cd .30到.40或更多。皮卡——故意四四方方的设计通常绕过.40[来源:Siuru]。

许多人质疑的“独特”看起来丰田普锐斯混合动力车,但它有一个非常符合空气动力学的形状为一个很好的理由。其他有效的特点,Cd的点帮助它达到很高的里程。事实上,减少汽车的Cd只有0.01可以导致0.2英里每加仑。09年公里/升)增加燃油经济性[来源:Siuru]。

在下一个页面上,我们将研究气动设计的历史。

当科学家们或多或少已经知道如何创建符合空气动力学的形状很长一段时间,但过了一段时间这些原则应用到汽车设计。

没有关于最早的汽车空气动力学。看看福特T型车的,看起来更像是一架马车-马——一个四四方方的设计,。这些早期的汽车不需要担心空气动力学,因为他们相对较慢。18新利最新登入然而,1900年代初期的一些赛车将逐渐减少和空气动力特性一个学位或另一个。

1921年,德国发明家埃德蒙皱褶创建了Rumpler-Tropfenauto,转化为“泪珠的车。”Based on the most aerodynamic shape in nature, the teardrop, it had a Cd of just .27, but its unique looks never caught on with the public. Only about 100 were made [source:价格]。

在美国方面,一个最大的跳跃在气动设计是在1930年代与克莱斯勒气流。灵感来自鸟类在飞行中,气流是第一个汽车设计时考虑到空气动力学。虽然使用了一些独特的施工技术和有一个近50-50-weight分布(前后车轴之间的相等的重量分布改善处理),大萧条疲惫的公众从未爱上了它的非常规看起来,和汽车被认为是一种失败。不过,其流线型设计是遥遥领先的。

在1950年代和60年代了,一些最大的进步在汽车空气动力学来自赛车。最初,工程师尝试了不同的设计,知道流线型的形状可以帮助他们的车更快和更好的处理在高速度。最终演变成一个非常精确的科学制定最符合空气动力学的赛车。前后扰流板、shovel-shaped鼻子和航空工具变得越来越普遍保持空气流动在车的顶部和创建必要的下压力在前轮和后轮[来源:公式1网络]。

在消费者方面,公司如莲花,雪铁龙和保时捷发达一些非常流线型设计,但这些大多是应用于高性能的跑车,而不是每天为了共同驱动车辆。在1980年代开始发生变化,100年奥迪,一名乘客轿车.30 then-unheard-of Cd。今天,几乎所有的汽车都是设计时考虑到空气动力学以某种方式[来源:埃德加]。

帮助改变发生什么?答案:风洞。在下一个页面上,我们将探索如何风洞已经成为汽车设计的关键。18新利最新登入

测量实时汽车的气动效率,工程师们借的工具飞机行业——风洞。

从本质上讲,风洞是一个巨大的管产生气流对象内部的球迷。这是一辆车,飞机,或其他工程师需要测量空气阻力。从一个房间后面的隧道,工程师们研究空气与对象交互的方式,气流流动的方式在不同的表面。

汽车或飞机里面从来没有移动,但是球迷们创造风速度不同来模拟现实世界的情况。有时一个真正的汽车甚至不会使用,设计师通常依赖于他们的车辆的精确尺度模型,测量风的阻力。随着风汽车在隧道里,电脑是用来计算阻力系数(Cd)。

风洞是什么新东西。他们一直在衡量气流自1800年代末以来许多早期飞机尝试。即使是莱特兄弟有一个。二战后,赛车工程师寻求胜过竞争开始使用它们来衡量他们的汽车的空气动力设备的有效性。这种技术后来在轿车和卡车。

18新利最新登入然而,近年来,大,数百万美元的风洞使用越来越少。计算机模拟开始取代风洞成为最好的方法来测量汽车或飞机的空气动力学。在许多情况下,风洞大多只是要求确保计算机模拟是准确的(来源:一天]。

很多人认为添加一个扰流板的汽车是一个伟大的方式,使其更符合空气动力学。在下一节中,我们将考察不同类型的空气动力汽车附件,并检查他们的角色在性能和提供更好的燃油里程。

有更多的空气动力学只是拖——还有其他因素称为升力和下压力,。电梯是力量,反对一个物体的重量和提高到空气中,使它。下压力是电梯的反面——按物体的力的方向地面[来源:美国国家航空航天局]。

你可能认为的阻力系数一级方程式赛车赛车很低——super-aerodynamic汽车更快,对吧?在这种情况下。一个典型的F1汽车Cd约2。

为什么这种类型的赛车能够驱动速度超过每小时200英里(321.9公里/小时),然而空气动力不如你可能已经猜到吗?这是因为f1赛车构建生成尽可能多的下压力。在他们旅行的速度,非常重量轻,这些车实际上开始体验提升一些速度——物理迫使他们像飞机起飞。显然,汽车不打算飞在空中,如果一辆车是机载这可能意味着一个灾难性的崩溃。出于这个原因,必须最大化下压力保持在高速汽车在地面上,这意味着高的Cd是必需的。

f1赛车达到这个用翅膀或扰流板安装在车辆的前方和后方。这些翅膀通道的空气流入电流按车在地上——就是人们所熟知的下压力。这最大化转弯速度,但它也必须小心翼翼地平衡提升允许适量的车直线速度[来源:史密斯]。

大量生产的汽车包括气动附件产生下压力。虽然日产GT-R超级跑车已经有些批评汽车媒体看来,整个身体设计在汽车和空气通道穿过椭圆形的后扰流板,产生足够的下压力。法拉利599 GTB试车已经飞拱b设计通道空气后,这些有助于减少阻力[来源:经典的司机]。

但是你看到很多剧透和翅膀日常汽车,本田和丰田轿车。做这些真的添加一个汽车空气动力学的好处吗?在某些情况下,它可以添加一个小的高速稳定。例如,原始的奥迪TT后行李箱盖没有剧透,但奥迪添加一个圆形的尸体被发现后创建太多的升力和可能是一个因素在几个沉船[来源:埃德加]。

然而,在大多数情况下,锚杆支护18新利最新登入大剧透的一个普通的汽车不会帮助性能,速度,或处理很多——如果有的话。在某些情况下,它甚至可以创建更多的转向不足,或者不愿角落。18新利最新登入然而,如果你认为巨大的扰流器看起来不错你的本田思域在树干上,否则不要让任何人告诉你。

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