空氣動力
關(guān)注創(chuàng)建者：opq 創(chuàng)建時間：2016-12-01
空氣動力的視頻教程
空氣動力的實(shí)例教程
很多人第一次聽到空氣動力學(xué)這個詞時，或許會比較頭痛，感覺進(jìn)入到了一個玄之又玄的領(lǐng)域。畢竟在大家印象中，空氣動力學(xué)大多與飛行器有關(guān)，比如飛機(jī)、火箭、戰(zhàn)斗機(jī)等等。但其實(shí)，空氣動力學(xué)其實(shí)距離我們?nèi)粘Ｉ詈芙? 從字面理解，空氣動力學(xué)解決的就是如何讓物體在空氣中保持更高效運(yùn)動的科學(xué)。因此，一切需要運(yùn)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(jié)能的運(yùn)動，都與空氣動力學(xué)息息相關(guān)。
當(dāng)然，雖然空氣動力學(xué)對汽車領(lǐng)域非常重要，但在汽車百年多發(fā)展歷史中車企真正開始研究空氣動力學(xué)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(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。
展開 Evija的空氣動力學(xué)設(shè)計
可是由于它采用碳纖維結(jié)構(gòu)，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(dāng)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(shù)人也沒法嘗試。
從研究一杯水，一口氣，到一架飛機(jī)，一輛跑車。科技正在越來越快的改變著世界。孔子說：學(xué)而時習(xí)之，不亦說乎。有許多人把“習(xí)”理解成復(fù)習(xí)。我倒覺得，理解成實(shí)踐更好。科林查普曼把他學(xué)到的空氣動力學(xué)知識用到了汽車上，并且創(chuàng)造了超一流的跑車品牌路特斯，這是一件多么快樂的事啊！
下載地址：空氣動力學(xué)陳再新
要點(diǎn)
升力特性受到飛機(jī)機(jī)翼水平面下方氣流扭曲的影響，這解釋了地面空氣動力學(xué)。
地面空氣動力學(xué)通過減少誘導(dǎo)阻力來提高升阻比。
在無風(fēng)條件下以及光滑、平整、堅硬的表面上，地面空氣動力學(xué)性能最大化。
地面空氣動力學(xué)幫助飛行員優(yōu)雅著陸
我害怕乘飛機(jī)旅行，尤其是在飛機(jī)著陸期間。盡管飛機(jī)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(jī)迅速從空中墜落，而是優(yōu)雅地下降。地面空氣動力學(xué)有助于飛行員優(yōu)雅著陸。
地面空氣動力學(xué)是指在靠近地面運(yùn)行時對飛機(jī)機(jī)翼升力特性的積極影響。飛機(jī)水平表面下方地面的存在會導(dǎo)致 3D 流場發(fā)生變化，從而影響整體性能。
讓我們仔細(xì)看看地面空氣動力學(xué)及其對飛行的影響。
飛機(jī)的地面空氣動力學(xué)
當(dāng)飛機(jī)飛近地面時，地面會對飛機(jī)機(jī)翼提供的升力特性產(chǎn)生積極影響。地面對飛機(jī)機(jī)翼產(chǎn)生的影響是地面空氣動力學(xué)的結(jié)果。升力特性受到飛機(jī)機(jī)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(xué)。
地面空氣動力學(xué)并不限于地面或陸地。可以概括地說，當(dāng)飛機(jī)飛得更接近地球表面時，地面空氣動力學(xué)就會發(fā)揮作用。地球表面可以是地面（陸地）或水。當(dāng)飛機(jī)在地面附近（距邊界一個翼展距離的范圍內(nèi)）運(yùn)行時，地面空氣動力學(xué)更加明顯。
當(dāng)?shù)叵?em>空氣動力學(xué)生效時，在飛機(jī)的升力表面觀察到力性能增強(qiáng)。飛機(jī)上的地面效應(yīng)改變了三維流場，并且可以看到相關(guān)的性能變化。地面空氣動力學(xué)在提高升阻比方面發(fā)揮著重要作用。
讓我們看一下地面空氣動力學(xué)如何影響作用在飛機(jī)上的 升力和阻力。
展開 汽車行業(yè)目前已有一種共識，具有良好空氣動力學(xué)性能的汽車，加速性能更好、行駛穩(wěn)定性更強(qiáng)、燃油經(jīng)濟(jì)性更佳。隨著節(jié)能環(huán)保汽車的呼聲愈強(qiáng)，汽車空氣動力學(xué)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(xué)。
引言
如果一輛汽車以105公里/小時的速度駛向墻壁，將會發(fā)生什么？
可以想象：汽車車架會斷裂，玻璃會破碎，當(dāng)然，安全氣囊也會彈出試圖保護(hù)司機(jī)和乘客，但即使現(xiàn)代汽車在安全方面已有著巨大進(jìn)步，這樣的撞車也將會是一次嚴(yán)重的事故。因?yàn)槠嚫静豢赡芡ㄟ^任何改良設(shè)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(shè)計就可以順利從中穿過，這就是“空氣墻”——當(dāng)汽車高速行駛時遇到的“墻”。
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。
展開 1、汽車空氣動力學(xué)的重要性: 汽車空氣動力學(xué)是研究空氣流經(jīng)汽車時的流動規(guī)律及空氣與汽車相互作用的一門科學(xué)。
作用在汽車上的空氣力有三種：空氣阻力、升力、側(cè)向力。作用在汽車上的力矩也有三種：縱傾力矩、側(cè)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(jīng)濟(jì)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(wěn)定性：升力與縱傾力矩、側(cè)向力及橫擺力、側(cè)傾力矩。
3、關(guān)于風(fēng)洞的一些知識：一臺新車設(shè)計好后，需進(jìn)行風(fēng)洞試驗(yàn)。風(fēng)洞試驗(yàn)有模型風(fēng)洞和實(shí)車風(fēng)洞。最后還需進(jìn)行道路試驗(yàn)。
1）汽車風(fēng)洞的分類與名稱
全尺寸風(fēng)洞與模型風(fēng)洞：為試驗(yàn)真車的風(fēng)洞叫全尺寸風(fēng)洞。為試驗(yàn)縮比模型或零部件的風(fēng)洞叫模型風(fēng)洞。
2）、空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞、全天候風(fēng)洞與多用風(fēng)洞：不能隨意調(diào)節(jié)試驗(yàn)段氣流溫度、濕度的風(fēng)洞稱為空氣動力試驗(yàn)風(fēng)洞；一般在這種風(fēng)洞中主要進(jìn)行不受氣流溫度影響的空氣動力測定。
3）可改變試驗(yàn)段氣流溫度、濕度、陽光強(qiáng)弱和其它氣候條件的風(fēng)洞稱為全天候風(fēng)洞；
4）那種即用于測定空氣動力又用于測定氣候環(huán)境效果的風(fēng)洞稱為多用風(fēng)洞。
4、汽車風(fēng)洞試驗(yàn)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(wěn)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(fā)動機(jī)冷卻氣流的進(jìn)氣和排氣特性；4）駕駛室內(nèi)的通風(fēng)、取暖及噪聲特性。
5、汽車行進(jìn)時都受到哪些阻力：汽車行進(jìn)時所受阻力大致可分為機(jī)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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3.噪聲仿真
氣流經(jīng)過鈍體如建筑物、橋塔、風(fēng)電機(jī)組時，會產(chǎn)生顯著的空氣動力學(xué)噪聲（氣動噪聲或風(fēng)噪聲）。此類噪聲源于復(fù)雜的流動現(xiàn)象，尤其是湍流及其相互作用（渦脫落、撞擊等）。準(zhǔn)確預(yù)測該噪聲涉及復(fù)雜的技術(shù)路徑：需利用CFD計算得到的非穩(wěn)態(tài)流場數(shù)據(jù)（速度、壓力脈動），作為聲學(xué)仿真的激勵源。
課程描述
計算流體力學(xué)（CFD）是工程領(lǐng)域最強(qiáng)大的工具之一，用于模擬流體流動、傳熱、混合、空氣動力學(xué)、燃燒以及許多真實(shí)世界的過程。然而，許多學(xué)生和專業(yè)人士試圖直接通過軟件學(xué)習(xí)CFD，而沒有首先理解其背后的控制方程。
本課程旨在通過清晰、可視化和直觀的方式從基本原理教授CFD來解決這個問題。
噴漆房也稱為噴漆室，是一種專門用于工件表面涂裝作業(yè)的封閉或半封閉空間，通過科學(xué)的空氣動力學(xué)設(shè)計和環(huán)境控制，實(shí)現(xiàn)對噴漆過程中產(chǎn)生的漆霧、揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOCs）的有效收集與處理，同時為涂裝作業(yè)提供潔凈、安全、穩(wěn)定的工作環(huán)境，確保涂裝質(zhì)量并保護(hù)操作人員健康及周邊環(huán)境。
在噴漆作業(yè)環(huán)境中，各類可燃、易燃液體涂料被廣泛使用。這些涂料在噴涂、干燥過程中會持續(xù)揮發(fā)出易燃易爆的蒸氣。
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</div>
</div><p class="ql-align-center"><br></p><blockquote>軟件介紹</blockquote><blockquote>風(fēng)雷軟件（PHengLEI，Platform for Hybrid ENGineering simulation of flows）是中國空氣動力研究與發(fā)展中心
data-size="normal" alt="動圖" style="display: block;" referrerpolicy="no-referrer" crossorigin="anonymous" data-referrer-policy-set="true"></p><h2><strong>引言</strong></h2><p> 在高端裝備研發(fā)領(lǐng)域，風(fēng)洞試驗(yàn)被譽(yù)為空氣動力學(xué)的
四、標(biāo)桿案例：Altair CFD? 助力汽車空氣動力學(xué)優(yōu)化
客戶背景：Altair CX1概念車研發(fā)團(tuán)隊，希望在保證車身美學(xué)設(shè)計的前提下，優(yōu)化車輛空氣動力學(xué)性能，降低風(fēng)阻系數(shù)和升力系數(shù)，提升車輛續(xù)航和操控穩(wěn)定性，同時縮短設(shè)計迭代周期，避免傳統(tǒng)風(fēng)洞測試的高成本和低效率問題。
本次比賽的輪胎模型、動力系統(tǒng)參數(shù)、賽道、空氣動力學(xué)模型均基于真實(shí)物理特性建立，確保仿真結(jié)果對實(shí)際設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
為幫助參賽車隊熟練掌握仿真工具，我們將推出系列教學(xué)視頻，指導(dǎo)隊員們使用VI-CarRealTime、VI-DriveSim等軟件優(yōu)化車輛設(shè)計，讓虛擬仿真真正成為車隊研發(fā)的核心助手。
本次比賽的輪胎模型、動力系統(tǒng)參數(shù)、賽道、空氣動力學(xué)模型均基于真實(shí)物理特性建立，確保仿真結(jié)果對實(shí)際設(shè)計具有指導(dǎo)意義。
為幫助參賽車隊熟練掌握仿真工具，我們將推出系列教學(xué)視頻，指導(dǎo)隊員們使用VI-CarRealTime、VI-DriveSim等軟件優(yōu)化車輛設(shè)計，讓虛擬仿真真正成為車隊研發(fā)的核心助手。
如果天線安裝在車輛或飛機(jī)上，他們可能需要使用CFD工具，如Ansys Fluent流體仿真軟件，來了解和設(shè)計高速空氣動力載荷。
使用 SolidWorks 進(jìn)行參數(shù)化建模，基于 F1 設(shè)計理念的空氣動力學(xué)車身
- 具有多單元輪廓的前后翼組件 -
懸架系統(tǒng)布局（雙叉臂式、推拉桿式結(jié)構(gòu)）
- 底盤布局和組件集成
- 精確的車輛比例和工程細(xì)節(jié) -
用于可擴(kuò)展性的結(jié)構(gòu)化特征樹和裝配層級
