什么是车身风阻

探电纪 in 百科 2024-08-26 8:58:37

车身风阻是指汽车在行驶过程中，由于空气流动而产生的阻力。它与汽车的外形、表面光滑度、速度及空气密度等因素有关。风阻越大，意味着车辆在行驶时需要消耗更多能量，从而影响续航能力和燃油经济性。在设计新能源汽车时，优化车身形状以降低风阻是提高效率的重要措施。

车身风阻是影响车辆性能、效率和行驶稳定性的重要因素，随着电动汽车的普及和对燃油经济性的越来越重视，深入了解车身风阻及其影响因素显得尤为重要。探电纪将详细探讨车身风阻的定义、测量方法、影响因素以及电动汽车如何通过设计来减小风阻。

车窗 car window

一、车身风阻的定义

车身风阻是指当汽车行驶时，空气流动对车身产生的阻力。在汽车高速行驶时，空气与车身之间的相互作用会形成一种阻力，这种阻力主要与空气密度、车辆的迎风面积、车速以及车身的形状密切相关。一般而言，风阻越大，汽车的燃油消耗或电池电量消耗就越高，从而影响整体的行驶效率。

风阻可以通过一个称为“风阻系数”（Cd）来量化。风阻的计算公式为：

[ F_d = frac{1}{2} times C_d times rho times A times v^2 ]

其中：

从以上公式可以看出，风阻力与车辆速度的平方成正比，这意味着在高速行驶时，风阻对车辆的影响显著增加。

风阻的测量通常是在风洞实验室中进行的。具体的测量步骤如下：

另一个较为简便的方法是使用实车在专业测试场地进行路试，通过安装在车辆上的传感器收集行驶数据，计算出实际行驶中的风阻。

车身形状：车身的设计和形状对风阻有着显著影响。流线型的设计能够有效引导气流，减少涡流的形成，从而降低风阻系数。例如现代电动汽车通常采用更为流线的车身设计，以提高空气动力学性能。
迎风面积：迎风面积是指车辆正面迎风的投影面积，较大的迎风面积会导致更大的阻力。设计时降低车辆的高度或宽度都可以有效减少迎风面积，从而降低风阻。
空气密度：空气密度受气温、湿度和高度的影响。在高海拔地区，空气稀薄，空气密度降低，从而风阻也会随之减小。
轮胎和底盘：轮胎的类型、花纹以及车身底盘的设计也会影响风阻。流线型的底盘和低滚阻的轮胎都可以减小空气与车辆接触时产生的阻力。
附件和装饰：车顶行李架、后视镜、车尾扰流板等都可能增加空气的干扰，因此合理的配置和设计能够显著减少风阻。
速度：车辆行驶速度越快，风阻力的影响越显著。电动汽车在高速行驶时，特别需要考虑减小风阻来降低能量消耗。

随着汽车工业向电动化转型，电动汽车（EV）在设计和制造过程中愈加关注风阻问题。相比传统内燃机汽车，电动汽车的动力系统更加高效，因此提升整体能效的关键在于降低风阻。

流线型设计：许多电动汽车采用流线型车身，降低车身的 Cd 值，使空气更顺畅地流过车辆。比如特斯拉 Model S 的风阻系数仅为 0.24，这在当前市场上处于领先水平。
底盘设计：电动汽车的电池通常安装在底盘底部，这样的设计不仅提高了车辆的重心稳定性，也优化了空气流过底部的流线形状。
智能后视镜：一些电动汽车开始使用小型化的摄像头替代传统的后视镜，减少车身外部的障碍物，从而降低空气阻力。
空气动力学优化的轮胎：现代电动汽车通常配备专门设计的低滚阻轮胎，这些轮胎不仅能减少行驶阻力，还有助于减少噪音，以及提高乘坐舒适性。
主动空气动力学：某些高端电动汽车配备了主动空气动力学系统，通过调整车身的某些部分（如尾翼、进气口），在不同的行驶条件下优化风阻。