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標題: 風阻動力學入門篇 (1) [打印本頁]
作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 20:39
標題: 風阻動力學入門篇 (1)
風阻動力學是十分重要的，這一點每個人似乎都知道。特別是當我們越開越快的時候。如果你不信在當今的遙控車比賽中，風阻動力學扮演一個重要的角色，你可以試 試不用車殼裸跑，就會發現巨大的差別。但不幸的是，風阻動力學所包含的物理學和數學知識是非常複雜的。所以，在以下的文章，我們用一些現實生活中的事例和 圖片，為大家解釋一下風阻動力學的效果。
你是否留意過，多年以來，汽車變的越來越曲線化呢？ 有著柔和的表面和渾圓的邊角。 反觀幾十年前的汽車，多數具有樣子兇狠的鬼面罩、鋒利的邊角、外傾的車頭和車尾、數個帶碟子的天線，尾鰭，還有各式各樣向外突出的東西。以下方圖片為證：
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作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 20:56
1# meshinobi
這種進化的原因是因為所有有突出的形狀或者鋒利的邊角的東西都會產生阻力，這種阻力會使車變慢。
一般來說，水滴形狀是最好的，也就是說它產生最小的空氣阻力。近代的研究指出，企鵝形狀的物體阻力甚至更小。無論什麼形狀，其重點是：空氣在形狀平緩的物體的表面流動，是最有效率的。
平緩的表面，使空氣在流動時不會破裂成很多小旋渦。基本上，任何尖銳、突出形狀的物體都會產生旋渦（旋渦就象我們沖廁所看到的水流那樣）。旋渦會帶走能量，因為空氣會自由流動，而不依附於車子的表面。本來這些在空氣摩擦中損失的能量是可以用於加速車子的。
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作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 20:57
我們可以把空氣阻力分成兩部分來研究：由空氣對車的前方的壓力，還有由車的後方的真空所產生的拉力。這種分法比較直接，因為要使車子在空氣中前進，首先車的前面要撥開空氣；當車通過這些空氣之後，空氣會迅速填補“空”的地方。
車在空氣中前進的時候，車首撞擊一堆空氣，並壓縮其中的一部分。其結果使車前方的空氣壓強增 加。大概我們每個人都會記得：“101物理定律”--壓力=壓強x面積。 因此，全車截面積乘以壓強，就等於淨阻力。引擎動力要克服這種阻力，因此阻力可以減速你的車，或者消耗更多的能量。
所以，車的縱向截面積越大，產生的阻力就越大。這就是為什麼將車殼安裝低幾毫米（在規則之 內），是明智之舉。這也是在大的，高速的賽道上，Alfa Romeo 156車殼比Dodge Stratus好的原因。Dodge Stratus的車頂非常寬，所以縱向截面積比較大，產生更多的阻力。 不過這不是唯一的原因，以下論述其他原因。
作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 20:58
本帖最後由 meshinobi 於 2010-1-13 21:00 編輯
經常忽略的。 一輛快速的車，其後部都有相當的延伸。 舉兩個現實生活中的例子：首先，你是否注意到Le Mans 24小時耐力賽的參賽車輛，都有一個精巧的車尾？
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作者: gtimax 時間: 2010-1-13 21:02
入正題未?
作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 21:04
F1也在它的擾流板尖端安裝類似的大翼面，這樣一方面能增加縱向穩定性，一方面能減少誘導阻力。這是法拉利車隊2009的最新戰車F60。後面站的自然是馬薩和萊科寧
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作者: meshinobi 時間: 2010-1-13 21:12
理由十分明顯，Le Mans車輛有非常可觀的長直線形狀，這些車可以具有非常高的極速。而且因為是24小時耐力比賽，風阻動力效率和燃油經濟性也是非常重要的。非常誇張的長車尾保證空氣柔和的在汽車尾部會聚，而不會分裂成大旋渦以至從車的表面分散出去。
第二個例子是現代的跑車都使用小型的擾流器，特別是翹背車(hatchback)。擾流器通過消除後擋風玻璃上的小旋渦，以減少阻力。
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