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空气阻力系数(空气阻力系数与哪些因素有关)

来源: 更新时间:2022-08-03 07:15:30
The Beginning

简介:

阻力系数(drag coefficient),按某一特征面积计算的单位面,是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力。空气阻力跟速度成平方正比关系,也就是说:速度增加1倍,汽车受到的阻力就会增加4倍。因此高速行驶汽车对空气阻力的影响非常明显,车速高,发动机就要将相当一部分的动力,或者说燃油能量用于克服空气阻力。换句话讲,空气阻力小不仅可以节约燃油,在发动机功率相同的条件下,还能达到更高的车速。

通过改善汽车的空气动力学性能,比如变化尾翼、底盘罩、前部进风口和轮毂帽,都能降低风阻系数。而降低车身高度,等于减小了截面积,或使车身更多的覆盖住轮子,也有利于降低空气阻力。

风阻系数Cd是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小,说明它受空气阻力影响越小,反之亦然。风阻系数与油耗是成正比的关系,风阻系数越低的车子,油耗就越低。而且有一个公式:W=Cd×V的二次方,W代表车辆所消耗的油耗、Cd为车辆风阻系数、V为车速。从公式中可见,任何细微的风阻系数变化,都被速度加以放大,而这损耗的功率对于油耗就不利。另外也有测试标明,当轿车以80km/h行驶时,其中60%的功率是克服风阻的。

汽车在行驶中由于空气阻力的作用,围绕着汽车重心同时产生纵向、侧向和垂直等三个方向的空气动力量,其中纵向空气力量是最大的空气阻力,大约占整体空气阻力的80%以上。空气阻力系数值是由风洞测试得出来的。由于空气阻力与空气阻力系数成正比关系,现代轿车为了减少空气阻力就必须要考虑降低空气阻力系数。从20世纪50年代到70年代初,轿车的空气阻力系数维持在0.4至0.6之间。70年代能源危机后,各国为了进一步节约能源,降低油耗,都致力于降低空气阻力系数。现在轿车的空气阻力系数一般在0.28至0.4之间。

试验表明,空气阻力系数每降低10%,燃油节省7%左右。曾有人对两种相同质量、相同尺寸,但具有不同空气阻力系数(分别是0.44和0.25)的轿车进行比较,以每小时88kin的时速行驶了100km,燃油消耗后者比前者节约了1.7L。

车辆的风阻:

风阻是车辆行驶时来自空气的阻力,一般空气阻力有三种形式,第一是气流撞击车辆正面所产生的阻力,就像拿一块木板顶风而行,所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的阻力。第二是摩擦阻力,空气与划过车身一样会产生摩擦力,然而以一般车辆能行驶的最快速度来说,摩擦阻力小到几乎可以忽略。第三则是外型阻力,一般来说,车辆高速行驶时,外型阻力是最主要的空气阻力来源。外型所造成的阻力来自车后方的真空区,真空区越大,阻力就越大。

一般来说,三厢式的房车之外型阻力会比掀背式休旅车小。车辆在行驶时,所要克服的阻力有机件损耗阻力、轮胎产生的滚动阻力(一般也称做路阻)及空气阻力。随著车辆行驶速度的增加,空气阻力也逐渐成为最主要的行车阻力,在时速200km/h以上时,空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。一般车辆在前进时,所受到风的阻力大致来自前方,除非侧面风速特别大。不然不会对车辆产生太大影响,就算有,也可通过方向盘来修正。风阻对汽车性能的影响甚大。根据测试,当一辆轿车以80公里/时前进时,有60%的耗油是用来克服风阻的。风阻系数Cd是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。风阻系数越小,说明它受空气阻力影响越小,反之亦然,因此说风阻系数越小越好。一般来讲,流线性越强的汽车,其风阻系数越小。风阻系数可以通过风洞测得。当车辆在风洞中测试时,借由风速来模拟汽车行驶时的车速,再以测试仪器来测知这辆车需花多少力量来抵挡这风速,使这车不至于被风吹得后退。在测得所需之力后,再扣除车轮与地面的摩擦力,剩下的就是风阻了,然后再以空气动力学的公式就可算出所谓的风阻系数。风阻系数=正面风阻力× 2÷(空气密度x车头正面投影面积x车速平方)。 一辆车的风阻系数是固定的,根据风阻系数即可算出车辆在各种速度下所受的阻力。

THE END

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