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空气阻力系数

空气阻力系数

在汽车行驶范围内，空气阻力的数值通常都与气流相对速度的动压力1/2 ρur^2成正比例。Fw=1/2 C_D Aρu_r^2，式中，C_D为空气阻力系数。

空气阻力公式
在汽车行驶范围内，空气阻力的数值通常都总结成与气流相对速度的动压力1/2 ρur^2成正比例的形式，即Fw=1/2 Cd Aρu_r^2。
式中，Cd为空气阻力系数，一般讲应是雷诺数Re的函数，在车速较高、动压力较高而相应气体的粘性摩擦较小时，Cd将不随Re而变化；ρ为空气密度，一般ρ=1.2258N∙s^2∙m^(-4)；A为迎风面积，即汽车行驶方向的投影面积（m^2）；ur为相对速度，在无风时即汽车的行驶速度（m/s）。
在无风条件下汽车运动时，ur即为汽车行驶速度ua。如ua以Km/h、A以m^2计，则空气阻力（N）为Fw=(Cd Aua^2)/21.15。
上式表明，空气阻力是与Cd及A成正比的。A值收到乘坐使用空间的限制不易进一步减少，所以降低值是降低Cd空气阻力的主要手段。
低空气阻力系数的车身遵循的要点
现代车身动力学工程师认为，低Cd的轿车车身应遵循以下要点（图1）：
车身前部
发动机盖应向前下倾。面与面交接处的棱角应为圆柱状。风窗玻璃应尽可能“躺平”且与车顶圆滑过渡。前支柱应圆滑，侧窗应与车身相平。尽量减少灯、后视镜等物突出，突出物的形状应接近流线型（图2后视镜设计）。在保险杠下面的前面，应装有合适的扰流板。车轮盖应与轮胎相平。
整车
整个车身应向前倾斜1°—2°。水平投影应为“腰鼓”形，后端稍稍收缩，前端呈半圆形。
汽车后部
最好采用舱背式或直背式。应有后扰流板。
车身底部
所有零部件应在车身下平面内且较平整，最好有平滑的盖板盖住底部。盖板从车身中部或由后轮以后向上稍稍升高。
发动机冷却进风系统
仔细选择进风口与出风口的位置，应有高效率的冷却水箱、精心设计的内部通道。
图（3）是克莱斯勒公司Dodge Intrepid ESX车身的外形。这种车身的前发动机罩、后行李箱盖与车厢平顺圆滑地相连，总体造型浑然一体，其设计意图Cd=0.2。
车辆的空气阻力
汽车直线行驶时受到的空气作用力在行驶方向的分力称为空气阻力。空气阻力分为压力阻力与摩擦阻力两部分。作用在汽车外形表面上的法向压力的合力在行驶方向上的分力称为压力阻力；摩擦阻力是由于空气的粘性在车身表面产生的切向力的合力在行驶方向的分力。压力阻力又分为四部分：形状阻力、干扰阻力、内循环阻力和诱导阻力。
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