空氣動力學的案例
車企都在“吹”的空氣動力學究竟是什么？ 附空氣動力學基礎劉沛清下載
很多人第一次聽到空氣動力學這個詞時，或許會比較頭痛，感覺進入到了一個玄之又玄的領域。畢竟在大家印象中，空氣動力學大多與飛行器有關，比如飛機、火箭、戰斗機等等。但其實，空氣動力學其實距離我們日常生活很近。
從字面理解，空氣動力學解決的就是如何讓物體在空氣中保持更高效運動的科學。因此，一切需要運動的物體，就比如，跑步中的人、騎行中的自行車，甚至是行駛中的高鐵、汽車等，想要保持更快速、更省力、更節能的運動，都與空氣動力學息息相關。
當然，雖然空氣動力學對汽車領域非常重要，但在汽車百年多發展歷史中車企真正開始研究空氣動力學的歷史并不是特別長。我們都知道早期的汽車造型都非常方正，沒有任何流線型的設計概念，而一直到20世紀中葉以后，車企才開始重視起汽車空氣動力學的設計，而在汽車空氣動力學中需要解決的兩個問題就是風阻和升力。
車企為何愛吹噓“風阻系數”
在力學中，空氣動力學其實是流體力學的一個分支，空氣也被認為是流體的一種。而我們都知道，流體密度越大，對任何通過它的物體形成的阻力就越大，汽車在高速行駛中所遇到的最大阻力就是“風阻”。風阻形成了一個平行于車輛行駛平面的力，阻礙汽車運動，而且這個阻力也會隨著車速變快而變大，風阻變大也意味著油耗越高、車輛最高車速也降低得越多（發動機功率輸出保持恒定的情況下）。
同時一輛車想要保持更高時速，那背后所需要解決的技術難題也成幾何數增長，這也是為什么當布加迪Chiron創下490km/h時速記錄時，會引起那么大關注的重要原因。當然，如果你無法理解，那么以F1賽車為例會更容易想象背后的難度。
展開 不得不學的空氣動力學！ 附空氣動力學陳再新下載
Evija的空氣動力學設計
可是由于它采用碳纖維結構，它本身的重量只有1.68噸，這說明理論上講，它是可以倒立著懸在平的隧道頂部狂奔的。
當然，這只是理論上，大家千萬不要嘗試。還有一個原因是，這輛車價格在2000萬左右，絕大多數人也沒法嘗試。
從研究一杯水，一口氣，到一架飛機，一輛跑車。科技正在越來越快的改變著世界。孔子說：學而時習之，不亦說乎。有許多人把“習”理解成復習。我倒覺得，理解成實踐更好。科林查普曼把他學到的空氣動力學知識用到了汽車上，并且創造了超一流的跑車品牌路特斯，這是一件多么快樂的事啊！
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展開 CFD學習：飛機地面空氣動力學簡介
要點
升力特性受到飛機機翼水平面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學。
地面空氣動力學通過減少誘導阻力來提高升阻比。
在無風條件下以及光滑、平整、堅硬的表面上，地面空氣動力學性能最大化。
地面空氣動力學幫助飛行員優雅著陸
我害怕乘飛機旅行，尤其是在飛機著陸期間。盡管飛機從天上滑翔下來，高度逐漸降低，但我還是感覺不舒服。讓我稍微松了口氣的是，飛行員不會讓飛機迅速從空中墜落，而是優雅地下降。地面空氣動力學有助于飛行員優雅著陸。
地面空氣動力學是指在靠近地面運行時對飛機機翼升力特性的積極影響。飛機水平表面下方地面的存在會導致 3D 流場發生變化，從而影響整體性能。
讓我們仔細看看地面空氣動力學及其對飛行的影響。
飛機的地面空氣動力學
當飛機飛近地面時，地面會對飛機機翼提供的升力特性產生積極影響。地面對飛機機翼產生的影響是地面空氣動力學的結果。升力特性受到飛機機翼水平表面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學。
地面空氣動力學并不限于地面或陸地。可以概括地說，當飛機飛得更接近地球表面時，地面空氣動力學就會發揮作用。地球表面可以是地面（陸地）或水。當飛機在地面附近（距邊界一個翼展距離的范圍內）運行時，地面空氣動力學更加明顯。
當地下空氣動力學生效時，在飛機的升力表面觀察到力性能增強。飛機上的地面效應改變了三維流場，并且可以看到相關的性能變化。地面空氣動力學在提高升阻比方面發揮著重要作用。
讓我們看一下地面空氣動力學如何影響作用在飛機上的 升力和阻力。
展開 技術 | 汽車空氣動力學漫談
汽車行業目前已有一種共識，具有良好空氣動力學性能的汽車，加速性能更好、行駛穩定性更強、燃油經濟性更佳。隨著節能環保汽車的呼聲愈強，汽車空氣動力學性能相比以往任何時候，都更被車企所重視。本期作者將帶你走近汽車空氣動力學。
引言
如果一輛汽車以105公里/小時的速度駛向墻壁，將會發生什么？
可以想象：汽車車架會斷裂，玻璃會破碎，當然，安全氣囊也會彈出試圖保護司機和乘客，但即使現代汽車在安全方面已有著巨大進步，這樣的撞車也將會是一次嚴重的事故。因為汽車根本不可能通過任何改良設計而順利穿過一面磚墻。
但是大自然中卻存在著另外一種“墻”，汽車通過改良設計就可以順利從中穿過，這就是“空氣墻”——當汽車高速行駛時遇到的“墻”。
也許大多數人并不認可這種說法，空氣或者風怎么能算一堵墻呢。
汽車低速行駛或風不大時，我們總是很難注意到空氣與車輛的相互作用；但是高速行駛或異常大風時，空氣阻力（空氣對運動物體的作用力）對汽車的加速性能、行駛穩定性和燃油經濟性都有巨大的影響。
空氣動力學是力學的一個分支，主要研究物體與氣體相對運動時的受力特性、氣體流動規律以及伴隨發生的物理化學變化。空氣動力學在航空、航天、汽車領域都有廣泛的應用。
近幾十年來，汽車設計不同程度的考慮了空氣動力學，汽車制造商們也進行了各種各樣的創新設計，試圖使“空氣墻”更容易被穿過。
在了解空氣動力學如何應用于汽車行業之前，先了解一下“風阻系數（Cd）”。
風阻系數（Cd）
風阻系數（Cd）是衡量汽車空氣阻力的數值。
汽車以110公里/小時的車速行駛時，空氣對汽車的阻力比60公里/小時車速行駛時多出四倍。通常使用風阻系數來衡量汽車的空氣動力學能力。簡單來講，風阻系數越低，汽車的空氣動力學相對更佳，也更容易通過“空氣墻”。
一起來看幾個阻力系數值。
展開 
剪應力分布在空氣動力學應用中的重要性
作者Cadence CFD 解決方案
要點
空氣動力學研究流體的運動以及它如何與流動路徑中存在的固體物體相互作用。
流體的摩擦性質產生剪切應力分布，并且其作用與表面相切。
為了確保兩種不同的流動動態相似，可以比較壓力和剪切應力分布。
定義空氣動力和力矩時，壓力和剪切應力分布至關重要
流體動力學的分類，即流體動力學、氣體動力學和空氣動力學，在我們的日常生活中非常重要。盡管我們大多數人不了解支持這些系統的物理學，但我們仍然喜歡空氣動力學的應用。現代飛機就是這樣的一個例子。大多數乘飛機旅行的人都不知道飛機的工作原理。他們可能會驚訝地發現飛機飛行是空氣動力和力矩的結合。在定義空氣動力和力矩時，壓力和剪切應力分布至關重要。
在本文中，我們將討論壓力和剪切應力分布及其在某些空氣動力學應用中的重要性。
空氣動力學的演變
空氣動力學的演變與艾薩克·牛頓的經典力學有關。根據牛頓的說法，撞擊表面的流體流動將守恒其切向動量，但不會守恒其法向動量。流動并撞擊表面的均勻直線粒子流會將法向動量傳遞到表面。牛頓提出的模型和定律對于大多數流體流動來說并不準確。從丹尼爾·伯努利、倫納德·歐拉、路易斯·M·納維和喬治·G·斯托克斯提出的理論出發，空氣動力學科學發展成為我們今天所知的東西。
空氣動力學：目標和應用
空氣動力學是研究流體的運動以及流體如何與其流路中存在的固體相互作用的學科。在飛機、風洞和車輛等應用中，空氣動力體與空氣相互作用。
目標
研究空氣動力學的目標有兩個：
預測作用在穿過流體的物體上的力和力矩。
確定流經風洞、噴氣發動機等管道的內部流體流量。
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展開 空氣玩家JIM HALL 空氣動力學黑科技的故事
Chaparral系列車型的問世改變了汽車運動的發展方向，Jim Hall作為一個工程師，用創造性的思維處理問題，大膽實踐有條不紊，Jim Hall是將空氣動力學運用在汽車運動領域的先驅者。
技術 | 法拉利488 Pista：空氣動力學極致之作
本期作者將為您詳解法拉利488 Pista卓越的空氣動力學性能。
2018年3月法拉利488 Pista正式亮相日內瓦車展，Pista在意大利語中為“賽道”之意，用此為車型命名，是為了彰顯該車在賽道方面的超凡造詣和致敬法拉利輝煌的賽車歷史。488 Pista是488車系的最新版，同時也是488輕量化性能版。
空氣動力學性能：要靠“吹”
空氣動力學對于久經沙場的法拉利來說可是拿手好戲，在風洞吹出來的完美造型保證了在賽道上的絕對速度和更快圈速。
法拉利空氣動力學部門測試了多種全新高效的設計方案，并整合運用了專為488 Challenge和488 GTE研發的空氣動力學方案，這也是法拉利 488 Pista空氣動力學研發的關鍵所在。要知道488 GTB的空氣動力學效率就已經十分出色，而法拉利 488 Pista在此基礎上又提高了20%。
法拉利488 Pista所采用的V8渦輪增壓發動機，其集氣箱進氣溫度比488 GTB低15℃，從而可產生比基礎款發動機高50PS的強勁動力。
因此，法拉利488 Pista熱力流體動力學的研發重點就放在動力總成的散熱冷卻之上。
為了滿足動力總成的性能需求，法拉利488 Pista的中冷器尺寸比488 GTB要大25%。
采用如此之大的散熱表面難免會增加重量和阻力。
為了將影響降至最低，工程師們另辟蹊徑，從整體上著手以改善性能，在滿足散熱表面要求的同時，將重量和阻力增幅限制在7%以內。
由于對車輛前臉的前衛設計，中冷器的效率得到了很大的提升。
法拉利488 Pista重新設計了車輛前部的散熱器布局，運用中冷器吸入的進氣流，將熱力邊界層以及前部散熱器熱氣流產生的干擾降至最低。
同時法拉利488 Pista與488 Challenge一樣，均采用向后傾斜的反轉散熱器格柵，將高溫氣流傳導至車輛前輪前方底部。
展開 空氣動力學優化方法
研究人員發現，通過粒子群算法很容易實現空氣動力學解算器，并且不需要價格高昂的存儲器，僅通過簡單的數學運算就可以實現計算。
典型的氣動優化粒子群算法結構示意圖
模擬退火是一種基于熔融金屬物理冷卻過程的隨機逐點優化算法。在空氣動力學領域主要運用于發動機進氣道擴壓器設計、收斂擴張噴管和超音速軸對稱噴嘴。
非梯度法的模型魯棒性很優秀，不需要目標函數連續就能可靠地找到全局最優點；其缺點是研究人員要付出更多的時間在數值計算上。
論文作者S.N.Skinner和H.Zare-Behtash指出，對于有效的空氣動力學優化，我們必須深刻理解以下幾個問題：參數化設計空間的范圍；設計變量的類型（離散/連續）；單目標優化亦或是多目標優化；優化的約束條件；設計空間的屬性（局部最優化/全局最優化）。將數學優化問題與空氣動力學相結合還有很多工作研究需要進行，從幾何參數化，最優化問題如何定義函數，最優化算法，到如何嵌套調整優化算法都是重要的考慮因素。
展開 汽車中的空氣動力學
回到正題那么何為空氣動力學呢？學術界給出的定義是這樣滴，空氣動力學，是流體力學的一個分支，主要研究物體在空氣或其它氣體中運動時而產生各種力。簡單來說，就是物體在運動時與空氣接觸而產生的各種力，有些力可能是“好力”，但有些力可能是“壞力”，會阻礙物體的運動。而這些壞力，也就是我們老說的“空氣阻力”。而這些個“壞力”，就是由于空氣密度和它自身的黏性特質等因素而造成。開頭說了，這貨很高逼格。其實，它就真的很高逼格！能非常精通和熟練運用確實需要花大工夫和力氣去鉆研。話說回來，空氣動力學到底對車輛的行駛有何影響呢？不論是在在民用汽車領域還是在賽車領域，空氣動力學設計對于降低風阻、提升車速、節約油耗、減少噪音和增強行駛穩定性等方面都非常重要。為了讓大家更清楚，我來舉個栗子。車輛的行駛阻力通常主要是空氣阻力和滾動阻力（就是我們車輪與地面接觸產生的摩擦力），當一輛汽車以80km/h的速度行駛時，約有60%的阻力來自空氣。而當速度攀升至200km/h，空氣阻力幾乎占所有行車阻力的85%。足以可見，車輛克服空氣阻力的必要性。當今量產車的風阻系數一般在0.28至0.40之間而風阻系數（coefficient of drag，簡稱Cd）又是何方神圣？其實吧，這個就沒那么玄乎了，它就是衡量空氣阻力大小的一個數值而已，兩者成正比！有人突然發問了，為嘛F1（世界一級方程式）賽車的風阻系數比民用車高那么多！問得好，現代F1賽車的風阻系數約為0.70至1.1。當然，還得根據不同的賽道特性從而做出不同的調校，有時為了獲得更大的下壓力，甚至可以高達1.3。而這個所謂的下壓力，就是使車輛能夠緊貼地面的一種力。那么問題又來了，那F1風阻系數這么高，勢必空氣阻力會大，為何還跑得那么快！少年，當然是因為人家車輕啊，加車手一起算的話也就680kg，而且跑得快就一定得空氣阻力小么？
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研究人員發現，通過粒子群算法很容易實現空氣動力學解算器，并且不需要價格高昂的存儲器，僅通過簡單的數學運算就可以實現計算。
典型的氣動優化粒子群算法結構示意圖
模擬退火是一種基于熔融金屬物理冷卻過程的隨機逐點優化算法。在空氣動力學領域主要運用于發動機進氣道擴壓器設計、收斂擴張噴管和超音速軸對稱噴嘴。
非梯度法的模型魯棒性很優秀，不需要目標函數連續就能可靠地找到全局最優點；其缺點是研究人員要付出更多的時間在數值計算上。
論文作者S.N.Skinner和H.Zare-Behtash指出，對于有效的空氣動力學優化，我們必須深刻理解以下幾個問題：參數化設計空間的范圍；設計變量的類型（離散/連續）；單目標優化亦或是多目標優化；優化的約束條件；設計空間的屬性（局部最優化/全局最優化）。將數學優化問題與空氣動力學相結合還有很多工作研究需要進行，從幾何參數化，最優化問題如何定義函數，最優化算法，到如何嵌套調整優化算法都是重要的考慮因素。
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空氣動力學在汽車造型設計中的運用
(比如新款的ACCORD，雖然風阻系數達到了驚人的Cd0.25,可是因為車體全面比上一代要加大許多,所有在高速時的穩定性表現,我個人估計不會有大幅的攀升，如果這方面的表現的確有所改進，也首先應該歸功于軸距的加長和懸掛設定的改進，空氣動力學的成就反而是次要的。因為民用車的空氣動力學表現必須兼顧降低風噪和燃油經濟性，所有在設計時必然會對汽車的下壓力作出一定的犧牲。轉自速道改裝車論壇
因此，在大家談論Cd時，不應該認為Cd代表了一部汽車的整體空氣動力表現，更不能輕易的認為隨便加裝一只尾翼或者巨型擾流器就必然可以獲得更好的空氣動力學表現!其實充其量它只不過改善了空氣動力學中某個部分的表現而已。
3、汽車造型中空氣動力學的運用
空氣動力特性直接影響車輛的動力性、操縱穩定性、燃油經濟性以及貨車的噪聲和車身美觀。隨著車速的提高，在汽車造型中越來越重視空氣動力學這方面的影響。下面將從轎車前部、尾部、底部以及車輪淺談對汽車造型的影響。
一、車頭造型對氣動阻力影響因素主要有：車頭邊角(1)、車頭形狀、車頭高度、發動機罩(3)與前風窗造型(4)等。
1.車頭邊角的影響：車頭邊角主要是車頭上緣邊角和橫向兩側邊角。
對于非流線型車頭，存在一定程度的尖銳邊角會產生有利于減少氣動阻力的車頭負壓區。
車頭橫向邊角倒圓角，也有利于產生減小氣動阻力的車頭負壓區。
2.車頭形狀的影響
整體弧面車頭比車頭邊角倒圓氣動阻力小。
3.車頭高度的影響
頭緣位置較低的下凸型車頭氣動阻力系數最小。但不是越低越好，因為低到一定程度后，車頭阻力系數不再變化。
車頭頭緣的最大離地間隙越小，則引起的氣動升力越小，甚至可以產生負升力。
4.發動機罩與前風窗的影響
發動機罩的三維曲率與斜度。
展開 Altair空氣動力學高級應用培訓（4月9日|上海）
背景
長期以來，可靠且準確的預測車輛在行駛中的空氣動力學性能是一項持久的挑戰。在汽車的研發過程中，風洞實驗一直是一個不可或缺的過程，但隨著市場對汽車車型迭代更新的要求愈來愈高，傳統風洞實驗周期長、成本高的缺點使得汽車制造商紛紛開始加大對虛擬風洞的投入與研究。
但是汽車外流場的仿真也有著不少嚴苛問題，如幾何復雜（如發動機艙）、邊界條件（如旋轉輪胎和滑移地面）不穩定、紊流等。因此，流程定制化的工具平臺、精確、可擴展及穩健的CFD求解器，將成為風洞仿真高效和主流方式。
隨著消費者意識的提高和監管的加強，主機廠面臨的不僅僅要提升產品本身的性能，還需要對產品使用中的問題進行良好的預測，而不單是選擇最有效的產品模型。對前期空氣動力學計算的需求正超過后期產品物理試驗的需求，而且，由于考慮到后期為達到車輛設計目標進行的巨大投入和市場損失，這就導致了在設計過程的早期需要可靠的空氣動力學性能預測。
本次高級應用培訓特別邀請到Altair美國空氣動力學專家為大家剖析OEM空氣動力學的挑戰，并詳細講解如何在早期設計階段預測真實空氣動力學性能。
培訓亮點：
剖析整車開發面臨的挑戰
汽車空氣動力學關鍵因素分析
物理建模挑戰
湍流和瞬態流動不確定性
并行設計以及使用仿真工具來改進設計
會議日程：
培訓講師：（全程有中文翻譯協作）
時間地點：
時間：2019年4月9日
培訓地點：上海靜安區恒通路268號凱德星貿大廈2803室（地鐵1/12/13號線漢中路站5號口出）
收費標準：
2000元/人（不含住宿），提供電腦設備，含午餐
報名方式：
報名方式：發送下方報名表至下述郵箱。
展開 空氣動力學哪家強？牛馬大戰，蘭博基尼能否吊打法拉利？
平整的底盤和來自488 GTE的后擴散器協同工作，能夠高效地梳理車身底部空氣亂流，達到提高車身下壓力的效果。
總的來說，這兩款車型的空氣動力學系統完全是不一樣的風格。蘭博基尼Huracan Performante的ALA系統更加純粹，完全是為賽道而生；相比之下，法拉利Pista的空氣動力學系統更為全面，既有F1賽車上S-DUCT這種黑科技，又兼顧了發動機和制動系統的散熱。
關于汽車動力學-空氣動力學清單
1、汽車空氣動力學的重要性: 汽車空氣動力學是研究空氣流經汽車時的流動規律及空氣與汽車相互作用的一門科學。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側向力矩、橫擺力矩。這些力和力矩稱之為空氣動力六分力。
2、汽車空氣動力特性對汽車的影響主要有三個方面：
1）汽車動力性：：汽車的最高車速、加速時間、最大爬坡度；
2）汽車經濟性：氣動阻力與總阻力的比、氣動阻力所耗功率、氣動阻力與燃料消耗量；
3）汽車操縱穩定性：升力與縱傾力矩、側向力及橫擺力、側傾力矩。
3、關于風洞的一些知識：一臺新車設計好后，需進行風洞試驗。風洞試驗有模型風洞和實車風洞。最后還需進行道路試驗。
1）汽車風洞的分類與名稱
全尺寸風洞與模型風洞：為試驗真車的風洞叫全尺寸風洞。為試驗縮比模型或零部件的風洞叫模型風洞。
2）、空氣動力試驗風洞、全天候風洞與多用風洞：不能隨意調節試驗段氣流溫度、濕度的風洞稱為空氣動力試驗風洞；一般在這種風洞中主要進行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗段氣流溫度、濕度、陽光強弱和其它氣候條件的風洞稱為全天候風洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環境效果的風洞稱為多用風洞。
4、汽車風洞試驗主要研究的問題：1）研究汽車空氣動力特性：汽車的氣動阻力特性和操縱穩定性；汽車上的力及力矩；2）通過汽車表面的壓力分布與流場性能分析，研究汽車各部位的流場；3）發動機冷卻氣流的進氣和排氣特性；4）駕駛室內的通風、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進時都受到哪些阻力：汽車行進時所受阻力大致可分為機械阻力和空氣阻力兩部分。隨著車速的提高，空氣阻力所占比例迅速提高。
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