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风阻系数达0.27!别克威朗空气动力深度解析

454398 作者:工程师吴畏 2018-07-01 09:55 次阅读
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鸟儿飞得快,鱼儿游得畅顺,船儿能逆水行走,一齐皆因流畅的造型。同样对于汽车流畅的造型可大大减少其行驶中的阻力,空气动力学在赛车界中有举足轻重的地方,丝毫变化可影响最终结果。现在空气动力学逐渐应用在民用汽车上,别克威朗号称其风阻系数达0.27,这是个什么概念?下面随小编进入上海同济大学的地面交通工具风洞中心一看究竟。

● 一张图读懂车身造型发展史

说到空气动力学,则不得不得提汽车身造型的变化。汽车外形从马车时代的敞开型,至箱型汽车,大大提高了汽车乘坐的舒适性,可是在行驶阻力上毫无改进,甚至还略为增加阻力,从而使车辆极速无法提高。从1930年代开始汽车线条变得更为流畅,汽车最高速度可达100km/h以上。同时为了车辆高速行驶的稳定性,从而车身改为更加宽大的船型,并且当时在美国广为流行,部分车型延续至今。

与其同时为减少尾部漩涡,发展了鱼型车,背部夸张的造型可大大减少尾部的负压区形成。可是这种造型导致尾部的下压力不足,容易发飘,因此需要通过加装尾翼增加其下压力,保时捷至今还延续这样的造型。现今车身造型主要为楔型车主体,前头倾斜较低,后部较为垂直,很好解决了高速不稳定,尾部下压力不足等问题,同时还吸收了其他造型的特点。现今车型空气动力学大大提升,普遍车型都风阻系数在0.2-0.4之间。

● 威朗空气动力解析

汽车的空气动力分析可以分为车身表面阻力、发动机阻力和底盘零部件阻力三大部分进行研究。位于同济大学上海地面交通工具风洞中心可满足汽车企业开发时对车辆的安全性、动力性能、舒适性、冷却系统性能和可视性的研发。当然风洞最大功能为研究汽车的空气动力学,尽可能减少空气对汽车的阻力。

空气动力学属于流体力学中的一个分支学科,因空气摸不着看不见,更加令人迷惑。汽车风洞实验室采用烟雾来显示风在车身表面流动的情况,使得研发人员更容易找到流动路径

车辆行驶的空气阻力可简单理解为速度越快,空气阻力越大 。当车速达到50km/h以上,空气阻力对燃油经济性影响逐渐加重,并且在140km/h以上成为主要的阻力来源。为了节约燃油,应把车身设计得更为流畅,较少破坏空气流动的元件等。因此,外观设计决定了一辆车的空气动力学表现,即风阻系数Cd的表现。风阻系数Cd越低,燃油经济越好。

威朗整体车身造型属于复合型造型。运用了车头下沉,大斜率的前风挡和类似鱼背的C柱造型,使得整体车身非常流畅。气体通过车身时没有过多的回流打转,减少不必要的气流分离。

发动机进气格栅形成空气阻力重要组成部分,但却不能省却需为发动机散热器进行冷却。威朗进气格栅采用直瀑式造型,通过长达六个月的仿真与优化,确定了格栅的大小、位置以及开口的角度。平衡了冷却与减少空气阻力的需求。

前部车身整体采用向前倾的姿态。发动机盖从下往上扬与大斜率的前风档玻璃台阶相差较小,并且雨刷器布置在此台阶处,减少雨刷器的二次影响。可能大伙疑惑引擎盖怎么不与前风挡整一个平面,引擎盖不仅需要考虑空气动力学因素,还要兼顾发动机布置与行人保护的因素。因此,引擎盖与前风挡的气动分离还是无法避免。

前大灯与保险杠融为一体,没有过多的突兀。整体采用大曲率的圆角进行过渡,可使得空气阻力减小40%~50%。

后视镜作为车身突出较为明显的一部分,令外形工程师较为苦恼。威朗采用水滴型的后视镜,并且经过长达40小时的实验定型。值得一提的是,后视镜下沿采用波浪型的线条,在满足法规与造型制造下,可降低风噪。准车主们购车是不妨摸摸此细节。

车尾C柱倾斜较为夸张,配合着一体式尾翼十分配合着运动轿车的定位。当然如此造型并不只是外观好看如此简单。类似鱼后背的造型,大大减轻车尾的涡轮形成负压区,令车身更加流畅,同时一体式尾翼可很好给尾部增加下压力来抵抗鱼背造型的不足之处。总体使得车尾高速行驶时非常稳定。

底盘采用了合适的发动机护板,尽可能减少各零件的高度差,从而形成平整的底盘。保险杠下沿的前护板与后轮前护板相互作用,减少空气从底部冲击轮胎。

● 总结

威朗整体造型不得不称赞,汲取了全新Riviera概念车和Avenir概念车的设计精髓。保持优秀的空气动力学表现的同时,并没有过多的不和谐元素破坏造型的美。对于无法克服的空气动力学上的问题,如尾部乱流和雨刷器位置问题,工程师尽可能减轻其影响。尽管风阻系数Cd为0.27,日常行驶较难体现,但这数字背后有很多工程师努力奋斗,只想为驾乘者带来更舒适的环境。威朗这次能带进风洞展示实在勇气可嘉,让准车主相信其实力的机会。可是这次同济大学风洞展示并没有展示出威朗全部的实力,相信在其他层面能表现出它应有的表现。

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