為什麼高效能汽車的車底擴散器產生的是豎直向下的下壓力卻會產生水平方向上的阻力?

時間 2021-06-01 04:27:34

1樓:重離子貓貓

擴散器的設計非常複雜,但是原理非常簡單,就是質量流量守恆,對特定量的空氣,你增大截面積,氣壓就會降低,空氣流速就會增加。

車低氣壓被擴散器降低,就等效為下壓力,但是擴散器本質上並不對空氣做工,對空氣做工的是前擾流,擴散器跟前擾流加起來,有點類似火箭發動機的拉法爾噴管,先把空氣壓縮到車底提速,再擴散提速,總體上是減小車底空氣的壓力。

說得簡單,但實際上車底的空氣動力學設計非常難,因為有個地面是跟車底相對運動的,地面表面會附著一層空氣,導致車底的氣流狀況並不能只考慮車底而是會有複雜的渦流。

所以除了路況一致性比較確定的賽道車,一般車包括超跑,靠的主要是擾流,就是把空氣往天上吹。

你所謂的效能車擴散器,主要是為了美觀,效果呵呵噠的。

2樓:折可適

剛給女兒複習完科學,教科書上說汽車行駛時產生的公升力不會大於重力對於自身質量產生的壓力,但是可以小於重力,這樣的話汽車就陷入地面了,比如鬆軟的泥土。

我和她說如果汽車有飛機的大翅膀,公升力就可以可以大於重力,這點教科書上沒說。

3樓:IVNO

關於這個問題題主描述的比較模糊,是問擴散器在工作原理上為什麼會產生阻力呢,還是問擴散器實際模型會產生阻力呢。

首先是二維的擴散器模型,也就是與地面組成二維的文丘里管。當然,這不是賽車擴散器該有的二維形狀,只是為了更好的描述這個現象。

理想二維擴散器外流場

外流場可以很好的展示其工作原理。

二維擴散器底部雲壓圖

可以從這個表面雲壓圖可以看出,擴散器產生的低壓區分布主要集中在擴散角起始點前後,在氣流擴散段的斜面上,也出現了負壓區,這就是為什麼理想二維擴散器會有壓差阻力產生的原因。最前端的低壓區產生原因是由於邊界條件的突變在這一區域形成「氣泡」(先氣體剝離隨後又重新附著在表面)。

對於三維擴散器模型來說,干擾因素又會變多。首先是擴散器的離地間隙問題,離地間隙過高會導致擴散器底部的理想工況被破壞,下壓力驟降,就是大家所說的「地面效應」 。其次就是文丘里渦了。

當然也可以說是由於離地間隙導致了文丘里渦的產生,就別在意這種細節了。

文丘里渦

文丘里渦產生的原理上圖也能清楚的看出來。簡單來說就是擴散器擴散段在工作過程中外部氣流通過間隙翻轉進入擴散器,破壞了擴散器的工作環境,降低擴散器效率。

三維擴散起器

這個圖能看出文丘里渦對擴散器實際工況的影響。由於文丘里渦的作用,氣流翻轉進入擴散器末端形成高能湍流,在末端形成一片低壓區。比較二維和三維的差別可以比較明顯的分辨出來(壓強的上下域是相同的)。

所以三維擴散器的壓差阻力會大於二維擴散器。同時,由於離地間隙以及文丘里渦對擴散段的干擾,擴散器產生的下壓力會減少二分之一左右(這個干擾因素很多,並不是準確數字)。

所以方程式賽車對於擴散器效率方面的開發,除了控制離地間隙以外就是控制文丘里渦啦。典型的就是已經被說爛的廢氣擴散器。除此之外,還有乙個小裝置就是如下這個。

根據大佬 @Next 所述這個裝置叫做Quadruplane。原理也簡單,就是通過抬公升此區域氣流在擴散器外側形成低壓區,減少文丘里渦的產生。

才疏學淺,望各位大佬指正。

4樓:劉大明一不小心

車底擴散器利用了車輛前進過程中形成的車尾低壓區,車尾低壓區來自於車輛本身前進時所排開的空氣,會增加車輛行進的阻力。車底擴散器讓車底氣流以更快的速度補償車尾低壓區,從而使車底氣流速度加快,減小底盤壓力,從而使車體獲得乙個向下的力,增加車胎對地面的壓強,從而增加摩擦力,獲得更好的抓地效能,提高彎道速度。

車底擴散器實質就是機翼的襟翼反過來裝,把下洗氣流引導到向車尾斜上方,提供額外的負公升力。因此水平方向的阻力應該和下洗氣流所產生的誘導阻力類似,與車輛的行進方向相反。不過這種誘導阻力相對於擴散器本身補償車尾低壓區所減少的阻力實在是不值一提。

5樓:Jenson怡森

水平方向的阻力不是擴散器產生的,或者說擴散器產生的阻力微乎其微。

水平方向的阻力主要是迎風面產生的,後擴散器又不迎風。

非得說它產生阻力的話只能解釋為擴散器在車尾產生一塊低壓區,導致車輛前後氣壓不同,前後的壓力差會產生一點阻力。

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