汽车风阻系数与油耗.doc

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汽车风阻系数与油耗、风噪及其汽车外形的关系

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风阻系数首要影响的是油耗。

因为车的行驶阻力与车速的平方成正比，消耗功率则与车速的三次方成正比（其实车、船。

飞机等都是如此）。

随速度增大，车的风阻就会按平方规律增加，即每当速度增加为2倍时，阻力增加为4倍，而消耗功率则增大为8倍！

对于速度较低的汽车而言，风阻并不占其阻力的主要地位，而对于速度较高的汽车当速度增大到一定程度时，极大的风阻将会成为车子达到更高车速的一个限制（因为汽车发动机的功率是有限的）。

而风阻系数可以看成是行驶阻力与车速平方之间的比值，同样速度下风阻系数大的车阻力就大，消耗功率大，反之车阻力就小，消耗功率也小。

显然，小的风阻系数对于高速汽车影响更大，高速汽车有两个必要条件，一是风阻系数小，二是发动机功率大。

对于我们一般使用的汽车而言，风阻系数小的意义在于，其它条件不变的条件下油耗小，或者相同油耗下速度快。

风阻系数除了要影响汽车的油耗之外，其次要影响风噪。

风噪产生的最根本原因在于绕过汽车周围的气流在汽车的不同外形之处产生了尺度大小不同的漩涡、或紊乱的流动，尤其是在车后部及二前车窗边。

大小漩涡的产生将消耗能量，使漩涡区尤其是车后（尾）部的压力降低，这是引起汽车阻力增大的重要原因，这样的车风阻系数较大。

漩涡、或紊乱的流动同时将产生很强的噪声（取决于速度和漩涡强度等），风吹电线会发声和喷气机有强烈气动噪声都是气动噪声的例子。

气动噪声大和风阻系数大是密切相关的，其本质在于空气粘性和汽车的外形。

气动噪声大、车的密封好，或者气动噪声小、车的密封差这两种情况都不是好车的标志，好车应该是气动噪声相对小、车的密封也好。

风阻系数、气动噪声与汽车的外形又密切相关。

风阻系数与汽车外形的关系。

汽车发明的初期汽车外形很不讲究，风阻系数很高达到0.8左右。

过去人们以为汽车的风阻主要来自于空气对汽车正面撞击而形成的“迎面阻力”。

经过研究发现汽车风阻其实主要取决于车尾部的流态。

对于后部设计成箱型的汽车，尾部形成的紊乱漩涡区（即耗能区或低压区）大，因而前后压差大，这叫做“压差阻力”。

随着汽车外形从“箱形”变化到“甲壳虫形”、“船形”、“鱼形”和“楔形”，风阻系数从0.8下降到0.6、0.45、0.3甚至0.2，现代的一些研究性汽车风阻系数甚至只有0.14。

一般情况下，两厢车风阻系数大于三箱车，后背形状变化剧烈的（如JD）风阻系数大于外形比较流线形的（如PASART），车的长高比大的风阻系数大于长高比小的风阻系数（这只是一般而言）。

风阻系数与车重没有任何关系

但风阻系数与汽车的外形关系密切，尤其是汽车的后背部形状关系密切

如果设计得好，一个直径几十米的巨大飞艇的风阻系数要远小于一辆小汽车的风阻系数。

风阻系数可看成行使阻力与车速平方的比值，其实严格的定义中分母还包括车身面积，即：

Cd=F/（0.5ρV*VS）

F是汽车阻力

ρ是空气密度

V×V是车速平方

S是车身面积

显然

在同样的车速下，风阻系数越小的汽车就允许做得更大一些（S大）

对S相同而风阻系数不同的汽车，风阻系数小的车一定开得快（V大）

风阻系数如何测量？

可以利用人工模拟风道（风洞），用汽车模型测量其阻力，然后除以汽车模型的动压（0.5ρV*V）和面积（S）得到。

如图是国外汽车风洞实验的一张照片

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