風(fēng)阻的案例
什么是風(fēng)阻系數(shù)？
根據(jù)測試，當(dāng)一輛轎車以80公里/時前進(jìn)時，有60%的耗油是用來克服風(fēng)阻的。 風(fēng)阻系數(shù)Cd是衡量一輛汽車受空氣阻力影響大小的一個標(biāo)準(zhǔn)。風(fēng)阻系數(shù)越小，說明它受空氣阻力影響越小，反之亦然，因此說風(fēng)阻系數(shù)越小越好。一般來講，流線性越強(qiáng)的汽車，其風(fēng)阻系數(shù)越小。
另一個數(shù)據(jù)則是風(fēng)阻系數(shù)和油耗的關(guān)系，對于傳統(tǒng)能源汽車來說，目前國際上認(rèn)可度較高的說法是風(fēng)阻系數(shù)每降低10%，油耗能夠下降3%；而對于新能源汽車來說，風(fēng)阻系數(shù)降低0.02，行駛里程就可以增加3km；所以汽車造型近百年的發(fā)展，也就是在為了降低一個又一個0.01Cd而努力。這其中三個值得紀(jì)念的車型分別是以下三款：
1.1982年第三代AUDI 100：第一臺風(fēng)阻系數(shù)達(dá)到0.3的量產(chǎn)車
2.1999年P(guān)ASSAT B5：首款強(qiáng)調(diào)風(fēng)阻系數(shù)重要性的國產(chǎn)轎車，風(fēng)阻系數(shù)僅為0.28
3.2016年BMW NEXT 100 Conecpt：截止到目前為止全球最佳氣動性能車，風(fēng)阻系數(shù)為0.18
車輛在行駛時，還要克服的阻力有機(jī)件損耗阻力、輪胎產(chǎn)生的滾動阻力(一般也稱做路阻)。 隨著車輛行駛速度的增加，空氣阻力也逐漸成為最主要的行車阻力，在時速200km/h以上時，空氣阻力幾乎占所有行車阻力的85%。
展開 汽車風(fēng)阻系數(shù)的水很深，一篇文章幫你理性吃瓜
最近某汽車風(fēng)阻系數(shù)的話題很火，沒想到流體力學(xué)領(lǐng)域也能這么熱鬧，讓人興奮。
風(fēng)阻系數(shù)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(fēng)阻系數(shù)
初中學(xué)過，物體在空氣中運(yùn)動會受到摩擦力。
大學(xué)時候我們又學(xué)了一個概念，叫“壓差阻力”。即前方空氣受到擠壓形成高壓區(qū)，而后方由于氣流分離形成低壓區(qū)，前后壓力差產(chǎn)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(guān)心的“風(fēng)阻系數(shù)”就出現(xiàn)了，就是上圖中的Cd，阻力系數(shù)。
有的資料還叫它“空氣阻力系數(shù)”、“氣動阻力系數(shù)”、“空氣動力學(xué)阻力系數(shù)”或者“形阻系數(shù)”。別迷糊，只是孫悟空和孫行者的區(qū)別。
二、風(fēng)阻系數(shù)影響什么
主要是能耗。
航空屆歷來非常關(guān)注風(fēng)阻系數(shù)，畢竟飛機(jī)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(jī)的不懈追求，也極大促進(jìn)了計算流體力學(xué)CFD的工程化應(yīng)用。
但飛機(jī)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(fēng)阻占比就會超過一半。時速到120km，風(fēng)阻占比甚至可達(dá)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(fēng)吹走了。
對新能源汽車來說，風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01，續(xù)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(fēng)噪通常和風(fēng)阻成正相關(guān)。風(fēng)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(fēng)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(xué)優(yōu)化團(tuán)隊，猛攻風(fēng)阻系數(shù)。
展開 案例分享 | 利用MSC Cradle對進(jìn)行運(yùn)木船的風(fēng)阻計算，考察甲板上的舾裝裝備的影響
力圖改善船體風(fēng)阻
比重較輕的木片運(yùn)輸專用船在暴風(fēng)雨的氣候下船速下降是 一個需要解決的問題。甲板上的舾裝設(shè)備對木片運(yùn)輸船受到的風(fēng)壓影響很大。因此，舾裝設(shè)備的形狀設(shè)計和位置部署對風(fēng)阻的降低非常重要。本研究中，利用CFD仿真，對運(yùn)木船模型的風(fēng)壓阻力，以及風(fēng)向變化，舾裝有無對風(fēng)阻的增減效果進(jìn)行了考察。
船體表面壓力分布
可以確認(rèn)，舾裝設(shè)備處的壓力高，對風(fēng)阻的影響非常大。
舾裝設(shè)備之間的干涉
將起重機(jī)的前端置放在風(fēng)速較低的漏斗下游，阻力會下降。
『分享』關(guān)于汽車風(fēng)阻系數(shù)的一點(diǎn)解釋
在許多車廠的產(chǎn)品介紹書中，常常會提及新車的風(fēng)阻系數(shù)降低至多少多少Cd，而Cd所指的并不簡單是指我們一般所說的空氣阻力，而是流氣拉力系數(shù)（DRAG COEFFICIENT），一般而言氣流在車尾造成的拉力，數(shù)值越低，表示車尾氣流處理的越流暢，該部分的浮升力亦會越小，相對而言，車輛行走時的阻力會低一點(diǎn)，后輪的下壓力也會好一點(diǎn)。說到這里我們就應(yīng)該明白，加裝尾翼并不一定會增加Cd值！如果加裝尾翼和尾擾流器后，車輛尾部氣流通過的流暢度增高，那么這輛車的Cd值反而應(yīng)該降低。汽車設(shè)計的空氣動力學(xué)問題并不止于車尾，其實(shí)車頭的長度和寬度也會影響一部汽車的總拉力數(shù)值。比如前縱置引擎的中心點(diǎn)要比前軸的中心點(diǎn)更前，車頭就容易造得很長，而如果加闊前輪距來橫置擺放引擎，車頭部分就會隨著加闊，以上兩種情況都會影響到整體的氣流拉力（CdA）。雖然有可能一輛車的Cd造得很低，但是同樣難以彌補(bǔ)車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體氣流拉力數(shù)值的上升,舉個例子來說，一部汽車的風(fēng)阻系數(shù)由原來的Cd0.40下降至Cd0.38，但是車頭的寬度卻增加了75MM，這時它的CdA數(shù)值約會上升5％，這樣一來等于完全抵消了Cd下降的效果。（比如新款的ACCORD，雖然風(fēng)阻系數(shù)達(dá)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(wěn)定性表現(xiàn),我個人估計不會有大幅的攀升，如果這方面的表現(xiàn)的確有所改進(jìn)，也首先應(yīng)該歸功于軸距的加長和懸掛設(shè)定的改進(jìn)，空氣動力學(xué)的成就反而是次要的。因為民用車的空氣動力學(xué)表現(xiàn)必須兼顧降低風(fēng)噪和燃油經(jīng)濟(jì)性，所有在設(shè)計時必然會對汽車的下壓力作出一定的犧牲。）
因此，在大家談?wù)揅d時，不應(yīng)該認(rèn)為Cd代表了一部汽車的整體空氣動力表現(xiàn)，更不能輕易的認(rèn)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(xué)表現(xiàn)！其實(shí)充其量它只不過改善了空氣動力學(xué)中某個部分的表現(xiàn)而已。
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某重卡商用車整車風(fēng)阻分析規(guī)范 ￥5
某重卡商用車整車風(fēng)阻分析規(guī)范
車企都在“吹”的空氣動力學(xué)究竟是什么？ 附空氣動力學(xué)基礎(chǔ)劉沛清下載
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(shè)計概念，而一直到20世紀(jì)中葉以后，車企才開始重視起汽車空氣動力學(xué)的設(shè)計，而在汽車空氣動力學(xué)中需要解決的兩個問題就是風(fēng)阻和升力。
車企為何愛吹噓“風(fēng)阻系數(shù)”
在力學(xué)中，空氣動力學(xué)其實(shí)是流體力學(xué)的一個分支，空氣也被認(rèn)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(fēng)阻”。風(fēng)阻形成了一個平行于車輛行駛平面的力，阻礙汽車運(yùn)動，而且這個阻力也會隨著車速變快而變大，風(fēng)阻變大也意味著油耗越高、車輛最高車速也降低得越多（發(fā)動機(jī)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(shù)難題也成幾何數(shù)增長，這也是為什么當(dāng)布加迪Chiron創(chuàng)下490km/h時速記錄時，會引起那么大關(guān)注的重要原因。當(dāng)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。為了取得更好成績，克服技術(shù)難題，每年奔馳、法拉利、紅牛等F1車隊都要投入5億歐元的研發(fā)費(fèi)用，最終或許只為了每一圈比對手快個幾秒鐘。
早期的汽車由于發(fā)動機(jī)功率有限，因此能夠達(dá)到的極速也不高，所面對的風(fēng)阻也不大，這也導(dǎo)致當(dāng)時整個汽車工業(yè)對空氣動力學(xué)以及汽車造型優(yōu)化并不是特別重視，所以早期的汽車一般都比較方正，一副“傻大個”的樣子。
但隨著20世紀(jì)中葉以后，發(fā)動機(jī)技術(shù)的快速發(fā)展，汽車時速越來越高，但伴隨而來的就是風(fēng)阻的幾何數(shù)增大，在影響性能的同時能耗也越高。
展開 列車氣動外形分析：車頭越尖越好嗎？
我們所見到高鐵列車車頭大多是近似尖頭狀的，很顯然，這是為了列車頭有更好的外形氣動性能，以降低高速行駛時迎面的垂直于截面的滯止壓力，減小列車風(fēng)阻。外形氣動性能分析是高鐵列車頭外形設(shè)計必經(jīng)的步驟之一，那么，列車頭的風(fēng)阻到底能達(dá)到一個什么樣的程度呢？
以往對于列車、汽車、飛機(jī)等進(jìn)行外形氣動分析，依靠的主要是按比例縮小的風(fēng)洞模型試驗。簡單地說，就是按一定比例做一個產(chǎn)品的縮小模型，將它靜置于一個高速空氣流動的環(huán)境，風(fēng)向與模型車頭的方向相逆，以模擬產(chǎn)品在真實(shí)環(huán)境中行進(jìn)的情況，并從中測算風(fēng)阻等數(shù)據(jù)。目前，很多重要交通、國防裝備依然要進(jìn)行風(fēng)洞試驗。央視紀(jì)錄片《超級工程》曾出現(xiàn)CRRC動車組縮小比例模型風(fēng)洞試驗的畫面。
CRRC風(fēng)洞試驗（圖片來自紀(jì)錄片《超級工程》，侵權(quán)請聯(lián)系刪除）
但隨著20世紀(jì)60年代起計算流體力學(xué)理論（CFD）和計算機(jī)的發(fā)展，CFD相關(guān)軟件在這些裝備的氣動分析方面起著越來越重要的作用。人們通過質(zhì)量守恒、動量守恒和能量守恒三大方程為世界上大多數(shù)物理、化學(xué)現(xiàn)象建立了離散化的數(shù)學(xué)模型并不斷完善，而計算機(jī)技術(shù)的發(fā)展有支持了復(fù)雜幾何和現(xiàn)象的大規(guī)模運(yùn)算。加上對于高速列車、大型飛機(jī)的風(fēng)洞試驗成本極高、周期長，而CFD技術(shù)則更有效率上的優(yōu)勢。有分析稱，目前90%的風(fēng)洞試驗已被CFD模擬所取代。所以，一個算法完善的CFD工具在計算列車風(fēng)阻上已不存在問題。
這里散仙使用Star-CCM+進(jìn)行列車風(fēng)洞系統(tǒng)建模和CFD模擬。首先依照國內(nèi)比較常見的A型高鐵列車頭建模，列車截面寬3m，高3.8m，總長約50m，列車頭型按常見的和諧號建模。車底和其余部位做了幾何簡化。并置于一個長60m、寬15m、高10m的長方體風(fēng)洞中。按直線行進(jìn)時速300km計，邊界條件設(shè)置為入口83.3m/s，計算模型使用穩(wěn)態(tài)、k-ε湍流模型、分離流等模型。
展開 汽車中的空氣動力學(xué)
不論是在在民用汽車領(lǐng)域還是在賽車領(lǐng)域，空氣動力學(xué)設(shè)計對于降低風(fēng)阻、提升車速、節(jié)約油耗、減少噪音和增強(qiáng)行駛穩(wěn)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(chǎn)生的摩擦力），當(dāng)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(dāng)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(dāng)今量產(chǎn)車的風(fēng)阻系數(shù)一般在0.28至0.40之間而風(fēng)阻系數(shù)（coefficient of drag，簡稱Cd）又是何方神圣？其實(shí)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(shù)值而已，兩者成正比！有人突然發(fā)問了，為嘛F1（世界一級方程式）賽車的風(fēng)阻系數(shù)比民用車高那么多！問得好，現(xiàn)代F1賽車的風(fēng)阻系數(shù)約為0.70至1.1。當(dāng)然，還得根據(jù)不同的賽道特性從而做出不同的調(diào)校，有時為了獲得更大的下壓力，甚至可以高達(dá)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(fēng)阻系數(shù)這么高，勢必空氣阻力會大，為何還跑得那么快！少年，當(dāng)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？F1空氣動力學(xué)的主要作用就是兩個方面：1.產(chǎn)生下壓力，2. 減小空氣阻力。換句話說，空氣阻力的大小也并非單純的就由風(fēng)阻系數(shù)來決定的，所以嘛，別問那么多為什么了！你以為你是十萬個冷笑話啊！汽車空氣阻力的計算公式：Fd=1/16·A·Cd·v2其中：v為行車速度，單位：m/s；A為汽車橫截面面積，單位：m2：Cd為風(fēng)阻系數(shù)。從這個公式中，你有沒有發(fā)現(xiàn)，當(dāng)車速為定值的時候，還有一個因素也決定了空氣阻力的大小呀！沒看出來的自己面壁去！F1賽車在風(fēng)洞實(shí)驗中吹吹風(fēng)咱說完了空氣動力學(xué)是個啥，以及它的具體作用之后，咱們就來簡單聊聊，如何把它運(yùn)用到汽車研發(fā)上。
展開 技術(shù) | 汽車空氣動力學(xué)中不得不說的兩種關(guān)系
風(fēng)阻系數(shù)和風(fēng)阻的關(guān)系
話說，這是非常容易混淆的兩個概念。
但是，必須強(qiáng)調(diào)的是，它們有關(guān)系，但是絕對不等同。
談?wù)撘惠v汽車的空氣動力學(xué)性能通常會用到風(fēng)阻系數(shù)這項參數(shù)。比如說，與氣流方向垂直的平板具有1.25的Cd值，目前市場上空氣動力學(xué)性能較好的量產(chǎn)車型具有0.25左右的Cd值。
然而，Cd值低的汽車卻不能代表它的風(fēng)阻低。
要評價風(fēng)阻大小，必須同時考慮汽車的正投影面積。 正投影面積是指從正前方觀察到的汽車橫截面積。
汽車受到的風(fēng)阻越低，在任何給定的速度下行駛所消耗的動力就越少。一輛全尺寸的汽車和其對應(yīng)的比例模型具有相同的Cd值，但是全尺寸汽車因為其更大的正投影面積，則需要更多的動力來實(shí)現(xiàn)加速。
以捷豹XJ6為例，新系列的Cd為0.38、正投影面積為2.06平方米，舊系列的Cd為0.44、正投影面積為1.98平方米。 因此新系列XJ6的CdA為0.7828，舊系列的CdA為0.8712。這意味著捷豹XJ6新系列相比舊系列來說，在任何特定的速度下都能用較少的動力來驅(qū)動，并且在相同的功率下會達(dá)到更快的速度。
雖然有可能某輛汽車的Cd很低，但是同樣難以彌補(bǔ)車頭部分增加的長度和寬度所帶來的整體風(fēng)阻的上升。
總之，比較汽車的風(fēng)阻大小，更準(zhǔn)確的對比參數(shù)是CdA（阻力系數(shù)乘以正投影面積）。
風(fēng)壓中心和行駛穩(wěn)定性的關(guān)系
氣流氣動力在汽車上的作用點(diǎn)，稱為風(fēng)壓中心。
由于汽車外型的對稱性，風(fēng)壓中心在汽車的對稱平面內(nèi)，但它不一定與重心重合，風(fēng)壓中心與重心的相對位置對于汽車的穩(wěn)定性至關(guān)重要。
風(fēng)壓中心由汽車外形和風(fēng)向共同決定，可以看做所有“風(fēng)產(chǎn)生的力”都施加在這個點(diǎn)上。當(dāng)風(fēng)壓中心與汽車重心不重合時，風(fēng)力就相對重心產(chǎn)生了一個力矩。
如果是迎面吹來的風(fēng)，風(fēng)壓中心在重心的前面或者后面，那么車就會前仰或者后仰。
展開 Matlab精細(xì)建模之車輛縱向動力學(xué)（上）
汽車?yán)碚摻o出了汽車縱向動力學(xué)的基本公式：
Fx = Ff + Fw + Fi +Fj
其中Fx、Ff、Fw、Fi、Fj分別代表車輛縱向力、滾動阻力、風(fēng)阻、坡道阻力、加速阻力。
根據(jù)上述公式，我們可以很容易搭建出一個一般的車輛縱向動力學(xué)模型1.1，如下圖：
對應(yīng)的車輛參數(shù)如下圖，車輛滾阻為mgf=147.15N。
進(jìn)行如下工況仿真：
工況1：驅(qū)動力Fx=200N（大于滾阻），坡道i=0，初始車速V=0，滾動阻力f=0.01。
結(jié)果如下圖，車輛逐漸加速，最終穩(wěn)定在13.64m/s左右，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動力與風(fēng)阻、滾阻的平衡，符合預(yù)期。
工況2：驅(qū)動力Fx=100N（小于滾阻），坡道i=0，初始車速V=0，滾動阻力f=0.01。
結(jié)果如下圖，理論上驅(qū)動力小于滾阻，車輛應(yīng)該靜止，但是實(shí)際車輛在反向加速，且加速度越來越大，不符合預(yù)期。
分析可以發(fā)現(xiàn)：低車速時車輛反向加速是因為模型1.1的滾阻一直為負(fù)值，實(shí)際滾阻應(yīng)該與車輛運(yùn)動方向相反；隨著車速增大加速度越來越大是因為風(fēng)阻也一直為負(fù)值，實(shí)際風(fēng)阻應(yīng)該與車輛運(yùn)動方向相反。
于是，我們可以對模型1.1進(jìn)行優(yōu)化，得到一個考慮滾阻、風(fēng)阻方向的車輛縱向動力學(xué)模型1.2，如下圖：
這里近似認(rèn)為前進(jìn)和后退風(fēng)阻一致，滾阻系數(shù)暫時通過車速查表的方式來確認(rèn)方向。
車輛滾阻系數(shù)如下圖：
再進(jìn)行上面的工況2仿真，結(jié)果如下圖，車速穩(wěn)定在0.01m/s左右，接近于0，符合預(yù)期。
展開 有一說一｜為什么說這臺奔馳VISION EQXX用力過猛？
奔馳VISION EQXX為了追求極低風(fēng)阻，也是將水滴造型用到了極致，又小又扁的車頭，配上前蓋上那兩個冷卻系統(tǒng)的排氣孔，個人覺得，不怎么像鯰魚，倒是越看越像小魔鬼魚。不能用好看這個詞來形容，只能說還蠻特別的。整個車身外觀很平滑，幾乎沒有一處棱角，車頂線條像水滴一樣滑向車尾，再配上全封閉式的低風(fēng)阻輪轂，一切都是為了降低風(fēng)阻。
降低風(fēng)阻系數(shù)對電動車來說很重要嗎？還是挺重要的，理論上，風(fēng)阻系數(shù)每降低0.01Cd，續(xù)航就會增加5-8km。所以奔馳VISION EQXX追求的低風(fēng)阻，還是為了實(shí)現(xiàn)其1000公里續(xù)航而服務(wù)。
但是風(fēng)阻太低，也有不利的方面，即下壓力不足，會削弱車輛高速行駛時的穩(wěn)定性。怎么解決？奔馳的設(shè)計師為VISION EQXX設(shè)計了一個奇特又醒目的尾部，上半部是加長加大的小鴨臀，下半部是一個可以伸縮的分流器。車速達(dá)到60-70km/h以上時，分流器就會自動伸出去，幫助車輛保持穩(wěn)定。雖然那個加長加大的小鴨臀，看起來更像上個世紀(jì)老爺車的長屁股，但配上伸出的分流器，可能更讓路上的車輛側(cè)目吧。
同樣為了保證1000公里的續(xù)航里程，奔馳盡可能使這臺車輕量化。VISION EQXX采用了“一體式壓鑄”技術(shù)，車架由一塊獨(dú)立的、完整的鑄件形成。因為少了焊點(diǎn)整體成型，車身后部的剛性得以大幅度地提高，節(jié)省了物料的使用。車身后部則應(yīng)用了仿生工程結(jié)構(gòu)部件，根據(jù)實(shí)際結(jié)構(gòu)功能需求，需要受力的地方才使用材料，不需要受力的地方則進(jìn)行了鏤空。
VISION EQXX的電池包也以減重為目的。這臺概念車的電池包容量為100kWh，和目前全新的EQS電池包相比，尺寸減小了50%，重量減輕了30%。為了最大程度減少模組，奔馳直接把電池單體“粘”在了VISION EQXX的電池底殼上，最終實(shí)現(xiàn)了400Wh/L的能量密度。
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空氣玩家JIM HALL 空氣動力學(xué)黑科技的故事
與之前的Chaparral賽車采用了大型尾翼不同，Jim Hall設(shè)計2H的核心理念就是最大幅度地降低風(fēng)阻。
Jim Hall似乎糾枉過正，2H的設(shè)計中盡可能地縮減了車寬，甚至打算把車手完全容納進(jìn)車身，以將賽車的風(fēng)阻系數(shù)降到最低。這也造就了2H非常奇特的造型——車身上部非常平整，側(cè)窗被安放在了很低的位置，整車看起來像個鍥子。
2H在設(shè)計過程中幾易其稿，這是其中之一。
Jim Hall請了當(dāng)時Can-Am賽事的著名車手John Surtees來駕駛2H參賽。John Surtees非常反感這個駕駛位置的設(shè)計，認(rèn)為車身嚴(yán)重阻礙了視線。他強(qiáng)烈要求把2H的駕駛位抬高，裝上防滾架與前風(fēng)擋，以便把頭部露出來獲得更好的視野。
Jim Hall和John Surtees
Jim Hall認(rèn)為這個改動破壞了2H的空氣動力學(xué)特性，但隨后的參賽過程中，2H暴露出了更多的問題——低風(fēng)阻的設(shè)計與窄車身導(dǎo)致其彎中速度非常低。Jim Hall不得不額外增加大型翼片來死馬當(dāng)活馬醫(yī)，車手John Surtees則表示出對這臺車極其厭惡。
由于安全原因，1969年賽季結(jié)束后，Can-Am賽會禁止了可變型空氣動力學(xué)套件的使用。這意味著Chaparral無法繼續(xù)使用其作為制勝武器的可變尾翼，Jim Hall不得不尋找新的空氣動力學(xué)設(shè)計方案。
2G等車型為了增加下壓力而增加了風(fēng)阻，而2H則為了減小風(fēng)阻導(dǎo)致了下壓力的不足。在不使用可變尾翼的條件下，低風(fēng)阻與高下壓力，二者可以兼得嗎？
Jim Hall用下面這款車給出了他的答案——這款車打開了汽車空氣動力學(xué)設(shè)計的另一扇大門。
Chaparral最具傳奇色彩的車型——Chaparral 2J “Sucker Car”，人類第一臺運(yùn)用“地面效應(yīng)”的賽車。
2J有著如同冰柜一般的奇異外觀，車尾兩個巨大的風(fēng)扇非常顯眼。
展開 死磕空氣，路特斯為什么？圖什么？
如果說Mark VIII以路特斯通過流線車型設(shè)計帶來的低風(fēng)阻去適應(yīng)風(fēng)，那么從第一臺F1的翼車路特斯Type72，到1978年橫掃F1的地效賽車Type79，則是路特斯在對空氣研究領(lǐng)域的再一次進(jìn)階，這一次路特斯開始真正駕馭風(fēng)，讓車與空氣、與風(fēng)完美的對話與配合，讓車充分地利用每一股風(fēng)的力量，讓空氣不再是阻力，而是助力。
路特斯始終以更高維度看待空氣動力學(xué)設(shè)計，那應(yīng)當(dāng)是全維的和諧統(tǒng)一而不是顧此失彼的妥協(xié)。以往賽車只通過底盤、輪胎提供抓地力，還有通過降低風(fēng)阻系數(shù)來減小空氣阻力，殊不知一味追求低風(fēng)阻只會帶來氣動升力，也就是高速行駛“飄”的罪魁禍?zhǔn)住?但在路特斯對風(fēng)和空氣的研究中，發(fā)現(xiàn)了賽車抓地力的新來源：通過風(fēng)翼專門來增加下壓力，后來演進(jìn)為進(jìn)氣格柵、導(dǎo)流通道、下沉駕駛艙、尾翼、擴(kuò)散器、內(nèi)凹式尾部造型，其中最亮眼的就是被譽(yù)為“風(fēng)眼”的“文丘里隧道”設(shè)計，通過對賽車行駛狀態(tài)下氣流的動態(tài)節(jié)奏化管理，解決了風(fēng)阻與下壓力的矛盾，用高孔隙率車身設(shè)計，為賽車帶來了更大的下壓力的同時，也帶去更好的操控，更快的散熱和更低的風(fēng)噪。
后來的故事，就像我們所看到的那樣，路特斯用先進(jìn)的空氣動力學(xué)技術(shù)，創(chuàng)造了一次又一次的賽道巔峰成績。而除了F1賽場的81個分站賽冠軍和7個車隊總冠軍之外，路特斯幾乎是憑一己之力，定義了F1賽車今天的造型。
而進(jìn)入到全新時代，2019年7月在有了對重塑未來的深刻思考后，作為超級跑車歷史上又一偉大的作品，路特斯首臺純電跑車EVIJA橫空出世了。你可以說，為了順應(yīng)全球汽車產(chǎn)業(yè)All in電動化的浪潮，路特斯用EVIJA率先做了示范。
展開 行業(yè)分享丨AI賦能流體仿真：從虛擬風(fēng)洞到智能設(shè)計的實(shí)踐與案例
除了積分值Cd，還可以預(yù)測風(fēng)阻發(fā)展曲線，即在 CFD post 工具中沿車身長度切多個截面，每個截面的風(fēng)阻貢獻(xiàn)累加得到風(fēng)阻發(fā)展曲線，曲線末端即為總風(fēng)阻系數(shù)。
預(yù)測存在誤差的原因包括超參數(shù)的設(shè)置、樣本數(shù)量和質(zhì)量，以及噪聲點(diǎn)（outlier）的影響。盡管訓(xùn)練樣本還不夠充分，但整體趨勢已經(jīng)相當(dāng)不錯。
4.PhysicsAI 預(yù)測風(fēng)扇噪聲
接下來是風(fēng)扇性能預(yù)測案例，可預(yù)測云圖或性能參數(shù)如流量和噪聲。通過 HyperStudy 對風(fēng)扇角度、厚度等參數(shù)進(jìn)行 DOE 設(shè)計變動，用 ultraFluidX 計算產(chǎn)生樣本。80%樣本用于訓(xùn)練，20%樣本用于測試。CFD 計算使用4張A100，單個風(fēng)扇噪聲模型2.5億個格子，計算13小時。預(yù)測使用 RTX3050，僅需13秒，得到的曲線非常接近。
5.romAI 預(yù)測齒輪箱溫度
另一個工具是 romAI，它是一種降階模型工具，使用多層感知網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行狀態(tài)預(yù)測。分析對象是齒輪箱攪油分析，采用 nanoFluidX 兩相流模型計算，單個模型在A100 GPU上需12小時。我們使用5個樣本點(diǎn)訓(xùn)練齒輪表面的對流換熱系數(shù)（HTC）。選擇樣本時需覆蓋整個運(yùn)行區(qū)域，包括潤滑油油量和齒輪轉(zhuǎn)速的變化范圍。romAI 不預(yù)測云圖，僅預(yù)測物理量變化的時間歷程，因此訓(xùn)練成本較低，預(yù)測速度是仿真的130倍。
通過模型降價，形成 FMU 格式的 AI 代理模型，嵌入Activate 一維系統(tǒng)模型，實(shí)現(xiàn)快速部署和溫度預(yù)測。用戶只需輸入齒輪轉(zhuǎn)速，潤滑油量和環(huán)境溫度即可實(shí)時預(yù)測齒輪溫度。
展開 技術(shù) | 汽車空氣動力學(xué)漫談
也許大多數(shù)人并不認(rèn)可這種說法，空氣或者風(fēng)怎么能算一堵墻呢。
汽車低速行駛或風(fēng)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(fēng)時，空氣阻力（空氣對運(yùn)動物體的作用力）對汽車的加速性能、行駛穩(wěn)定性和燃油經(jīng)濟(jì)性都有巨大的影響。
空氣動力學(xué)是力學(xué)的一個分支，主要研究物體與氣體相對運(yùn)動時的受力特性、氣體流動規(guī)律以及伴隨發(fā)生的物理化學(xué)變化。空氣動力學(xué)在航空、航天、汽車領(lǐng)域都有廣泛的應(yīng)用。
近幾十年來，汽車設(shè)計不同程度的考慮了空氣動力學(xué)，汽車制造商們也進(jìn)行了各種各樣的創(chuàng)新設(shè)計，試圖使“空氣墻”更容易被穿過。
在了解空氣動力學(xué)如何應(yīng)用于汽車行業(yè)之前，先了解一下“風(fēng)阻系數(shù)（Cd）”。
風(fēng)阻系數(shù)（Cd）
風(fēng)阻系數(shù)（Cd）是衡量汽車空氣阻力的數(shù)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(fēng)阻系數(shù)來衡量汽車的空氣動力學(xué)能力。簡單來講，風(fēng)阻系數(shù)越低，汽車的空氣動力學(xué)相對更佳，也更容易通過“空氣墻”。
一起來看幾個阻力系數(shù)值。
記得上世紀(jì)70和80年代方方正正的Volvo汽車嗎，比起Volvo960轎車0.36的阻力系數(shù)，而較新的Volvo汽車比如S80轎車就可以達(dá)到了0.28的阻力系數(shù)。
這是為什么呢？
我們來看看大自然中空氣動力學(xué)性能最佳的物體——水滴。水滴各個面都是均勻光滑的，并且從底部到頂部逐漸變細(xì)。當(dāng)其墜落到地面的過程中，空氣流動順暢。汽車也一樣—光滑圓潤的車身使得空氣流過車身表面時的“推力”大大減小。
如今大多數(shù)的轎車達(dá)到了約0.30的阻力系數(shù)。SUV由于容量比較大，能容納更多的人，而且通常需要更大的進(jìn)氣格柵以提升發(fā)動機(jī)冷卻性能，所以阻力系數(shù)通常為0.30-0.40或者更高。皮卡，出于用途而特意設(shè)計為方方正正的形狀，阻力系數(shù)通常為0.40及以上。
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