什麼是風阻系數?

1、風阻系數

風阻系數:空氣阻力是汽車行駛時所遇到最大的也是最重要的外力。空氣阻力系數,又稱風阻系數,是計算汽車空氣阻力的一個重要系數。它是通過風洞實驗和下滑實驗所確定的一個數學參數,用它可以計算出汽車在行駛時的空氣阻力。風阻系數的大小取決於汽車的外形.風阻系數愈大,則空氣阻力愈大.現代汽車的風阻系數一般在0.3-0.5之間。

風阻系數

風阻是車輛行駛時來自空氣的阻力,一般空氣阻力有三種形式,第一是氣流撞擊車輛正面所產生的阻力,就像拿一塊木板頂風而行,所受到的阻力幾乎都是氣流撞擊所產生的阻力。第二是摩擦阻力,空氣與劃過車身一樣會產生摩擦力,然而以一般車輛能行駛的最快速度來說,摩擦阻力小到幾乎可以忽略。第三則是外型阻力,一般來說,車輛高速行駛時,外型阻力是最主要的空氣阻力來源。外型所造成的阻力來自車後方的真空區,真空區越大,阻力就越大。一般來說,三廂式的房車之外型阻力會比掀背式休旅車小。
風阻系數的計算方法:(利用風洞實驗測得)

設剛體在運動方向上的投影面積為S,空氣密度為p,剛體以速度v運動時對前方空氣的推力為F(於是空氣對該剛體的阻力的大小也是F)。

風洞試驗的方法是:

將汽車置於風洞中的一個平臺上,車頭指向一個巨大的風扇,四個車輪被卡在平臺上,並在每個車輪處設置瞭兩個測力傳感器,一個測量垂直方向上的力,另一個測量水平方向上的力。在風扇啟動前,四個垂直測力傳感器測得的力的總和=車的自重;四個水平測力傳感器的讀數均為0;當風扇啟動後,形成一定風速,用於模擬汽車運動的速度,此時,四個水平測力傳感器所測得的力的總和對應於風阻;四個垂直測力傳感器測得的力的總和將比風扇啟動前有所下降,下降的量對應於汽車運動所產生的升力。汽車的空氣動力學設計就是要致力於降低風阻、同時減少升力。

當利用風洞試驗測出一定速度下的空氣阻力值後,我們就可以根據下式計算出Cd的值瞭:

Cd=2F/(pSv2) (後面的V2就是V的平方,也就是速度的平方,不要看錯。)

其中,F和v由上述試驗獲得,空氣密度p和汽車前進方向上的投影面積S的測量也都是很容易的。

最後,還需要說明一個問題:風阻系數Cd在不同的速度下是一個常數嗎?其實,我們前面的論證過程沒有一點可以證明它是個常數。事實上,隨著速度的變化,風阻系數並不能保持為一個常量!隻要考察一個極端情況就可以理解瞭:例如,當運動速度超過聲速時,會產生一個巨大的音障,阻力陡然急增,明顯偏離正比於v2的拋物曲線。這說明風阻系數並非不隨速度的變化而變化。但幸運的是:試驗證明,一定外形的轎車,在一定的速度范圍內(對轎車而言,在50――120km的時速范圍),Cd近乎是個常量,這使得我們用它來衡量一輛車的空氣動力學設計水平成為可能。

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