最近某汽車風阻系數的話題很火，沒想到流體力學領域也能這么熱鬧，讓人興奮。

風阻系數的水很深，怕你把持不住。為了幫你看懂車企和博主到底在吵什么，水一篇。

一、什么是風阻系數

初中學過，物體在空氣中運動會受到摩擦力。

大學時候我們又學了一個概念，叫“壓差阻力”。即前方空氣受到擠壓形成高壓區，而后方由于氣流分離形成低壓區，前后壓力差產生的阻力。

因此定性地說：物體受到的總空氣阻力等于摩擦阻力+壓差阻力。速度越快，壓差阻力越明顯。

而定量地計算，總空氣阻力為：

嘿，你關心的“風阻系數”就出現了，就是上圖中的Cd，阻力系數。

有的資料還叫它“空氣阻力系數”、“氣動阻力系數”、“空氣動力學阻力系數”或者“形阻系數”。別迷糊，只是孫悟空和孫行者的區別。

二、風阻系數影響什么

主要是能耗。

航空屆歷來非常關注風阻系數，畢竟飛機在天上受到的阻力就只有空氣阻力。對更小阻力更大升力飛機的不懈追求，也極大促進了計算流體力學CFD的工程化應用。

但飛機畢竟太高，汽車才是普通人的好朋友。

低速行駛時，汽車受到的阻力主要是地面給輪胎的滾動阻力。但速度超過80km/h后，風阻占比就會超過一半。時速到120km，風阻占比甚至可達80%。

可以這么說：你跑高速時，斥巨資加的油充的電，基本都被風吹走了。

對新能源汽車來說，風阻系數每降低0.01，續航里程就能提升將近10km。

除了能耗，還有駕駛體驗。比如噪音，風噪通常和風阻成正相關。風阻太大，說話只能靠吼。

再比如加速性能，阻力大，汽車加速度自然減小，推背感瞬間減弱。

總之，減小風阻能讓汽車省錢又舒適，還不需要增加任何零件，性價比可謂頂天高。車企也都會成立空氣動力學優化團隊，猛攻風阻系數。

三、什么影響風阻系數

很復雜。

車身后視鏡、門把手、車頂天線、雨刷器等伸出物都會增大風阻，但完全去掉又不現實。

流線型車身能推遲氣流分離，降低壓差阻力。高端轎車以及跑車普遍呈流線型，漂亮吧？都是錢砸出來的。

車身橫截面積越大風阻系數通常也更大，這也是SUV比轎車更費油的原因之一。

另外還有輪胎花紋、外凸的輪拱、輪轂造型、進氣格柵、前大燈、底盤平整度等很多因素，也都會影響風阻系數。

工程設計是平衡的藝術，沒有最好只有更好。如果僅僅追求風阻的最優解，那么汽車的形狀應該是：水滴形。

看來三體人也對空氣動力學深有研究，所以派水滴來攻打地球。

說到水滴，我問你了：水滴在空中飛行時，尖頭向前和鈍頭向前，哪種情況下阻力更小？

有人會說，兩種情況水滴形狀不變，迎風面積不變，風阻應該相等。

有人則會說尖頭向前阻力更小，因為尖頭可以“刺破”空氣。

實際呢？

下圖是用我司的流體仿真軟件AICFD做的模擬，可看出尖頭向前時，水滴后方會出現大范圍的氣流分離區。而鈍頭向前時，分離區就明顯減小，壓差阻力也會更小。

統計兩種情況下的風阻系數，尖頭向前時Cd為0.07，而鈍頭向前時Cd則為0.04，對比明顯。

風阻系數的水很深，有沒有感受到一點？

如果沒感受到，我再問你：當物體的形狀和運動形態都確定了，風阻系數是定值嗎？

拿高爾夫球舉例。你一直好奇為什么高爾夫球表面布滿凹坑，后來得知坑洼的表面可以減小空氣阻力。你更加一頭霧水，表面粗糙的物體不是風阻更大嗎？

再用AICFD做兩個計算。運動速度80m/s時，相比光球，高爾夫球的氣流分離明顯推遲，意味著球后方更小的低壓區和更小的壓差阻力，以及更小的風阻系數。

這是不是意味著高爾夫球的風阻系數一直都比光球小呢？

非也。風阻系數還和運動速度有關！

看下圖，無論對光球還是高爾夫球，Cd都不是固定值，而會隨著速度變化，還都存在突降。只是光球在約118m/s時突降，高爾夫球在約17m/s時突降。

而高爾夫球的典型飛行速度就是50-70m/s，恰好落在高爾夫球風阻系數小于光球的區間，妙啊！

風阻系數的水很深，現在感受到了吧。

四、如何測量風阻系數

前面說了，風阻系數影響因素極其復雜，沒有哪個公式能指導設計出風阻最小的車。在汽車外形設計時，都需要“一事一議”——初定外形后測量風阻系數。

而測量風阻系數，最有說服力的方式是吹風洞。中國現在有3大汽車空氣動力學-聲學風洞，分別位于上海、重慶和天津，建設和使用成本都非常高。

因為太貴太麻煩，車企只會在汽車基本定型之后才會吹風洞。在設計初期，主要的優化方式是CFD模擬。

CFD模擬相比吹風洞，不但成本低到忽略不計，還能觀察到吹風洞所看不到的流場細節，為結構優化提供堅實依據。

我司開發的AICFD軟件正精于此，歡迎到天洑軟件官網下載體驗。安裝即送30天試用，到期之后參加簡單活動即可延期。

國產軟件非常易上手。我們不造車，只希望幫助車企造出更好的車。

關于風阻系數，還需要強調一點。雖然說這個指標很重要，物理意義也很明確，但它的測量方式并沒有強制性的國家標準，僅有團體標準《汽車整車空氣動力學風洞試驗——氣動力風洞試驗方法》。

該標準明確規定，汽車風阻系數測量時的風速應為120km/h，即國內道路安全法規定的汽車最高速度。

但很多車企在測試時并不依據此標準，而是在140km/h甚至160km/h的速度下進行，以得到更漂亮的風阻系數值。畢竟是團體標準，沒有強制性。

風阻系數的水很深，希望這篇文章能幫你冷靜吃瓜，理智觀戰。

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