汽车最节能的结构设计Word文件下载.docx

汽车最节能的结构设计Word文件下载.docx

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1汽车前端（锥形口）

因为汽车不可能安排一个和前端一样大面积的通道来供空气通过，所以其前端采用锥形进气口，汽车速度一般不超过120KM/H，约33米/秒，气体进气速度只有在接近音速时才会产生阻塞，约272米/秒，可以采用锥形进气口来减小前端阻力。

2汽车中部

采用和锥形喷口最小截面积相同的通道，放在那汽车底盘底部。

3汽车后部

发动机放置在后部，经过加速的空气在这里减速，然后被发动机的风机吸入，空气吸收发动机的废热，一部分经后窗玻璃位置喷出，一部分从锥形喷口加速喷出。

。

当空气经过锥形口时，经过加热的空气会被加速，静压降低，最理想的状态是排气温度是常温，而多出的热量全部转化成了动能，比如汽车的功率为80KW，那么各种废热降低到常温可以放出200KW-220KW的能量，锥形喷口优势在于将这部分热量96%-98%转化成动能。

从动能定理可以看出，M1V1=M2V2=F，增大排气速度可以增加推力。

战斗机的喷口就是最明显的例子

而空气推力发动机的进气速度小于100米/秒，其加速空间巨大，最多可以加速到0、8倍音速，约280米/秒。

从上图我们可以发现，专利解决的阻力主要来自两方面-形状阻力和内循环阻力，约占阻力的70%。

当汽车行驶速度达到100公里/小时，其发动机的功率约70%损失在对抗风阻。

本方案通过把前面碰撞的空气排向后面，使总阻力减小约35%-40%。

由于经过风机加速的空气，其吸收发动机热能的能力也迅速提高，能使发动机的温度在无水冷的情况下迅速冷却。

总效率

由于本专利中有风机，当风机对空气加速时，空气也对风机产生反作用力，从中获得推力，从飞机的推进效率大约都在50%-75%，意即飞机获得的功率约为发动机功率的50%-75%。

假设功率P为100KW，阻力F为1000N，P=FV，速度V为100米/秒。

假设功率全部运用加速空气，轴功率为0，发动机功率100KW+热功率200KW-250KW，总功率约为300KW-350KW，假设推进效率在50%-75%，也就是汽车获得的功率为150KW-260KW；

空气阻力约占总阻力的70%，经过设计，其约35%-40%总阻力消失，也就是阻力变成了650-600N，P=FV，V在230-430m/s。

可见，这种设计的主要功率来源于废热。

5页-9页的内容能说明这一切。

由于这种设计有很大的改进空间，所以其最终效果会有很大提升空间。

但可以肯定这种设计节能。

存在问题-甩尾+涵道设计

1．由于发动机后置，汽车的大部分重量集中到了后部，在转弯时容易产生甩尾现象，最好的解新决办法就是转向架后置和矢量喷口技术。

2．从相关的资料，可以判断，高压气体从锥形口喷出很容易，即高压到低压，损失也小96%-98%，难点在于进气口如何使气体从低压区流向高压区，而不导致气流回流，从现有的方案就是增加气体的静压，也就是要采用高压风机，再缩小进气口，再放大排气口，如图所示，

缩小进气口主要是提高气流速度，让动能去抵抗高压，放大排气口是降速增压。

功率分配，发动机转速与功率的关系近似可以理解为P1=KV。

假如当发动机的转速在6000转时，风机完全消耗发动机的功率，由于风机吸收的功率与排气的速度的关系是P2=1/2*@*S*V*V*V,（@代表密度），

所以，其关系如上图。

从这张图，我们可以发现，当发动机处于中低速状态下，风机消耗的功率占比较小，发动机的轴能输出轴动力；

当发动机转速提高到6000转时，发动机的轴不能输出轴动力，风机消耗了全部功率。

由于自动档具有无级变速的能力，能自动适应汽车低速与高速的变化。

据此，我们设计了此发动机与自动档汽车在各档配合的时情况。

1，汽车进倒档，这时，我们让发动机的转速处于低速档，发动机输出一定的轴功率，风机吸入的空气可以起冷却的作用。

这样，汽车获得了一定后退力，汽车后退。

2，汽车前进则是轴功率与推力的配合。

根据它的动力特点，只要发动机一起动，发动机都能冷却。

而且只有倒挡时，发动机的转速不能太高，其它时候则可以从怠速--全速之间自由转换。

下面的图来自国防工业出版社的〈〈航空燃气轮机原理〉〉。

，说明加力比近似等于加温比的平方根，我的专利从对空气的升温并不高，推力增加并不多。

然而改变喷口形状将使空气加速膨胀，由于升温并不高，其最终可以使废热96%转化成空气动能。

下面这张图说明收敛喷口的效率

由于收敛形喷口是涡轮基础，人们在上面的研究已经相当成熟了，所以其相关公式也可用于本专利，

速度损失系数是非常小的，96%-98%。

这个关系式说明温度比与静压比的关系。

从而通过温度增加来计算速度，假设增加20℃，T1/T2=（273、5+20）/（273、5+20+20）=0、93。

K=1、3，R=287，V=225，航空发动机的喷口也能证明专利的可能性。

当飞机在地面和超音速飞行时，发动机喷口完全张开，当飞机亚音速机动时，缩小喷口，增加推力

由于汽车上下表面的气流速度不一样，汽车在高速行驶时，就会产生升力，最终会导致汽车离开地面，如果采用我的设计，再给车加上一对翅膀，控制平衡，汽车就会飞起来。

我需要资金制造一台样车，并进行测试，如果成功，成立一个类似苹果的公司，只设计和销售，而且，我一个想法，设计一个全电概念的汽车，意即汽车的发动机不止是发动机，而且也是一台性能优良的发电机，发电机的功率约占发动机功率的90%，而不是只有5%。

因此燃气轮机成了首选。

空气阻力及其组成

下面一张图是行车阻力构成随车速变化的图，从中我们可以看出当车速越高，空气阻力所占比例越大。

摩擦阻力

　　指空气粘度在车身表面产生的切向力在行驶方向的分力；

该力仅占空气阻力总额的9%，在航空和航天中其作为重点考虑对象，在地面一般车辆中可予以忽略。

压力阻力

　　指汽车外表面大气作用的法向压力在行驶方向的分力；

根据阻力源的不同，压力阻力又分为：

形状阻力、干扰阻力、内循环阻力及诱导阻力。

1.形状阻力：

　　由车身形状的不同而产生的空气阻力（主要由作用在汽车前、后两面的压力差所至），其占空气阻力总额的58%；

2.干扰阻力：

　　车身中局部突起部分（如：

反光镜、车门把手等）产生的空气阻力，其占空气阻力总额的14%；

3.内循环阻力

　　：

发动机进、排气系统、冷却系、车身通风系统等所需要和产生的空气流流经车体内部所产生的阻力，其占空气阻力总额的12%；

4.诱导阻力

空气升力在水平方向的投影（主要由作用在车身上、下两面的压力差所至），其占空气阻力总额的7%。