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作者:admin 发布于:2019-05-15 19:35 文字:【 】【 】【
摘要:华美娱乐主管-主页地址招商主管(QQ:85280) 英爵娱乐 [汽车之家新鲜技术解读] 什么样的设计具备好的空气动力学特性?怎样才让一台车兼具优秀空气动力学水平与造型美感?这一话题

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  [汽车之家新鲜技术解读] 什么样的设计具备好的空气动力学特性?怎样才让一台车兼具优秀空气动力学水平与造型美感?这一话题从汽车具备封闭车身开始,人们就一直在尝试与探索,而也正因为这些不起眼的小细节改变,才有了我们今天所见到的这些成熟汽车设计。所以今天,借着蔚来ES6的风洞实验,我来和你说说关于车身上那些优化空气动力学的设计,为你揭秘这些不为人知的小细节。

  2、SUV与两厢车先天存在“压差阻力”缺陷,解决办法就是“车尾往里收”。

  提及蔚来,自品牌创立到现在就一直饱受争议,这不仅因为其较高端的定位,它的首款车型——蔚来ES8,在上市一年的时间当中也褒贬不一:有的人认为它可以颠覆行业,是整个新能源造车当中的“搅局者”,喜欢的人对其赞赏有加;也有的人认为它的宣传太浮夸,续航里程短,并伴有各种各样有待优化的地方。

  也许我对这一品牌的期望确实高了一些,但既然如此高调的亮相(还有一个并不太亲民的售价),那对其要求高一些我想也并不过分。既然如此有争议,并时常站在中国汽车届“风口浪尖”的地位,那么以它为范本,开启我们今天关于空气动力学的话题,我想应该不少人对此会有很大兴趣。

  关于蔚来ES6车型,目前它已经可以订车,并且我们在其首次亮相的时候对它做过了实拍与配置解读,有兴趣的朋友可以点击如下链接:蔚来ES6实拍体验/配置解读。而我今天则是借着它的设计与风洞实验,来和你聊聊那些汽车上空气动力学优化的通用细节点。

  在聊今天的话题之前,我先来和你说一些关于空气动力学的基础概念:风阻与风阻系数。风阻比较好理解,直白点儿说就是迎风带来的阻力,这里包括车辆向前行驶的时候风带来的阻力,以及一些货车和面包车在侧面迎风时受到的阻力(横风引起的侧向风阻),它不是一个固定的量,与造型、车速、风速、吹风角度和迎风面积都有关系。(更多关于风阻的故事,可以移步这篇文章:风洞与风阻)

  如果你对风阻系数有所了解的话,你应该知道有个公式是可以算出风阻系数的(关于风阻系数,点我看漫画),但为何我又会说“风阻系数无法用公式去计算”呢?这一点比较“玄学”,对于简单造型(如方形、球形和水滴形等)来说,风阻系数可以套用公式去计算出来,但车身造型,左开一个孔右做一个棱,形面变化也比较复杂,故在计算这样的复杂造型风阻系数的时候,目前也没有什么比较准确的方式能够套用公式计算出来。按照精度由粗到精的排列方式来看,现阶段主流测算风阻系数的方式有以下三种:经验公式计算、CFD建模仿真计算、风洞实验测算。

  风洞实验精度虽然高,但它也存在一个问题:成本。以今天参观的同济大学风洞实验室为例,做一次风洞实验的价格约为5万元/小时,并且这里面绝大成本来自于电费和建筑制造成本。不过为了更好的优化车辆造型,现阶段不少车企都在使用风洞实验去测算并优化其车辆风阻系数,而更低的风阻系数带来的好处自然就是更低的风阻,进而让车辆能拥有一个更高的急速与更低的行驶阻力,这对于车辆性能表现和节能减排都有着比较直接的贡献价值。

  综上所述,空气动力学对于新能源车型的实际续航表现有着一定程度的改观,做好空气动力学设计也是提高续航的手段之一,并且在提高续航的同时,优秀的空气动力学设计还能提高中段加速表现。

  既然风阻系数关乎中高速续航与中段加速性能,那么如何优化好造型,提高空气动力学特性,就是很多车企所要研究的关键。以蔚来ES6为例,这是一款纯电动中型SUV车型,虽然这样的车型符合市场主流需求,在实用性方面也有着不小优势,但也因为其SUV车身造型,它更需要优化其空气动力学特性。

  因为SUV车型具备一个较为直立的尾门设计,故在气流穿过整个车身的时候,难免会在后尾门中心位置形成一块气流集中的区域。也就是说,SUV车型的后门位置空气会“相对静止”,甚至于向上形成涡流,而当车尾气流相对静止的时候,车头却不存在这样的情况,首尾流速不一样就会存在气压差值,造成“车辆被压差阻碍着向前走”的情况,造成大风阻系数,这是SUV车型的“硬伤”之一。

  也就是说,如果为了实用性而放弃溜背或三厢造型,车尾部的负压区是一定会存在的。既然难以避免,就尽可能地不让这里产生反向涡流,形成更大的负压。做好第一件事之后,再让车尾负压区“延长”,减小对车尾的风阻影响,而这正是考验设计师和工程师功力的时候。

  说完了车尾我们再来看车头。由于蔚来ES6采用了家族化设计,这样的设计语言用在蔚来EP9低重心超跑车型来说不是什么大问题,甚至于通过形面设计还能形成较好的下压力表现,为车辆提供较强的高速稳定性与抓地力,但用在蔚来ES8或ES6上,事情并非那么简单。

  因为蔚来ES6是纯电动车,故其前端并没有传统内燃机结构,那么理论上它是可以做成全封闭式前车头设计,让气流直接从外壳体流经车身即可,这是电动车在空气动力学的先天优势之一(是的,全封闭车头的好处在于气流不会留到车头内部形成乱流,进而影响空气动力学,但这样做会造成整车机械系统的散热效果下降)。可是,这样的做法一般适用于相对平缓上扬的弧面车头设计,而蔚来的家族语言恰好是略内凹的形面,对于这种车头来说应该怎么办?

  车头中部气流从两侧流出的做法,需要车头造型向两侧做大弧度过渡,即可让气流顺利通过车头直达车侧。但对于一些前保险杠具有棱角形面的设计来说,气流不贴合也会造成风阻系数的增加。所以为了保证气流能够快速且顺利的流过车头,车头形面的角度与弧度需要大量的风洞实验来进行调整。目前我看到的这台蔚来ES6风洞实验车处在PP阶段,造型上与SOP车型无异,他们的做法是遵从第二条法则的,也就是在主动进气格栅关闭的情况下,让中部气流向侧面引导,并保证气流贴合。

  换言之,就是让车头气流在能够保证散热请求的情况下,尽可能快速流出车头,继续贴合车身流动。这样做看似简单,但需要配合前主动进气格栅与前风挡弧度、A柱角度设计,而这恰恰需要大量的风洞实验去验证、调整优化车头造型设计。

  除了车身方面的优化之外,在空气动力学方面,车底结构设计也是关乎整车空气动力学的关键,在这一方面上,纯电动车型似乎有着一项先天优势。

  这很容易想象得到,纯平的底盘能够让底部气流快速导出到车尾,不会受到什么因散热需求的阻碍,这对于降低风阻系数方面的优化来说优势很大。但这里有一个很大的问题:气流在车尾导出之后,底部气流流速很快,在脱离车尾之后它很有可能会导致车尾“上翘”的问题。

  但这是不考虑实用性与续航前提的设计,作为一款电动SUV的话,如此这样去做不仅会增加风阻系数(没错,下压力设计很多时候是增加风阻系数的),况且这样的造型用在SUV上也不现实。故在做这种SUV车型的时候,更多地希望底部气流在流过车尾之后尽可能快去导出,并向后引导优化。

  这种设计属于“玄学”范畴,如果没有大量的CFD仿真计算与风洞实验是难以完成的任务。对于每一个形面来讲,除了造型好看,更多的意义在于如何做好功能性需求,也就是兼顾实用性和空气动力学设计(这就是为啥造型设计师和工程设计师老打架的原因之一)。

  前面说到的很多都是关乎车辆造型方面的空气动力学设计细节,但在研发初期,车辆仍处于油泥模型阶段的时候,轮拱内的造型设计该如何调整?

  这种设计是近些年来才有的一个特征细节,在人们大量风洞实验之后,很多工程师发现如果做一个有弧度的前轮拱挡板反而有利于空气动力学设计。目前这种设计并非蔚来独占,像很多新上市的德国、日本与美国品牌车型都会存在这样的结构,它的目的在于让气流从侧面导出的同时,快速带走轮拱内的乱流(类似扰流的设计),从而减少轮拱内室的风阻系数。

  这也是个很少有人关注的细节设计,当后视镜固定点位于车门上的时候,车侧气流是可以快速流过车侧窗的,这样一来便可以大幅减小风阻系数。那么后视镜位置该怎么办?由于固定点改变,后视镜固定支柱便可以配合后视镜外壳主体做一个优化设计,从而让后视镜部分与车身侧面的气流形成划分,独立优化,不会形成二者之间的相互影响。

  还是那句话,有得必有失,如此后视镜设计会让前门钣金成本增加,并且过宽的后视镜视野会造成很大的侧身盲区,如何处理好这种平衡,就要看车企实力了。

  借着蔚来ES6,我也有幸又双叒叕探访了一次同济风洞实验室。与其说蔚来ES6与同济车辆院如何,不如给大家科普一下空气动力学上面的小知识,解答一下大家所没有关注的那些小细节。至于说蔚来ES6值不值得买,开起来表现如何,我们还要等它试驾体验之后再来评价,就目前而言,它在造型上做出的很多设计点是值得借鉴的现代空气动力学法则,整体表现还是值得期待的。(文/图 汽车之家 舒宁)

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