空气动力学入门篇 - 图文

空气动力学入门篇(1)

空气动力学是十分重要的，这一点每个人似乎都知道。特别是当我们越开越快的时候。如果你不信在当今的遥控车比赛中，空气动力学扮演一个重要的角色，你可以试试不用车壳裸跑，就会发现巨大的差别。但不幸的是，空气动力学所包含的物理学和数学知识是非常复杂的。所以，在以下的文章，我们用一些现实生活中的事例和图片，为大家解释一下空气动力学的效果。

你是否留意过，多年以来，汽车变的越来越曲线化呢？ 有着柔和的表面和浑圆的边角。 反观几十年前的汽车，多数具有样子凶狠的鬼面罩、锋利的边角、外倾的车头和车尾、数个带碟子的天线，尾鳍，还有各式各样向外突出的东西。以下方图片为证：

这种进化的原因是因为所有有突出的形状或者锋利的边角的东西都会产生阻力，这种阻力会使车变慢。

一般来说，水滴形状是最好的，也就是说它产生最小的空气阻力。近代的研究指出，企鹅形状的物体阻力甚至更小。无论什么形状，其重点是：空气在形状平缓的物体的表面流动，是最有效率的。

平缓的表面，使空气在流动时不会破裂成很多小旋涡。基本上，任何尖锐、突出形状的物体都会产生旋涡（旋涡就象我们冲厕所看到的水流那样）。旋涡会带走能量，因为空气会自由流动，而不依附于车子的表面。本来这些在空气摩擦中损失的能量是可以用于加速车子的。

我们可以把空气阻力分成两部分来研究：由空气对车的前方的压力，还有由车的后方的真空所产生的拉力。这种分法比较直接，因为要使车子在空气中前进，首先车的前面要拨开空气；当车通过这些空气之后，空气会迅速填补“空”的地方。

车在空气中前进的时候，车首撞击一堆空气，并压缩其中的一部分。其结果使车前方的空气压强增加。大概我们每个人都会记得：“101物理定律”--压力=压强x面积。 因此，全车截面积乘以压强，就等于净阻力。引擎动力要克服这种阻力，因此阻力可以减速你的车，或者消耗更多的能量。

所以，车的纵向截面积越大，产生的阻力就越大。这就是为什么将车壳安装低几毫米（在规则之内），是明智之举。这也是在大的，高速的赛道上，Alfa Romeo 156车壳比Dodge Stratus好的原因。Dodge Stratus的车顶非常宽，所以纵向截面积比较大，产生更多的阻力。 不过这不是唯一的原因，以下论述其他原因。

第二部分，是我们经常忽略的。 一辆快速的车，其后部都有相当的延伸。 举两个现实生活中的例子：首先，你是否注意到Le Mans 24小时耐力赛的参赛车辆，都有一个精巧的车尾？

理由十分明显，Le Mans车辆有非常可观的长直线形状，这些车可以具有非常高的极速。而且因为是24小时耐力比赛，空气动力效率和燃油经济性也是非常重要的。非常夸张的长车尾保证空气柔和的在汽车尾部会聚，而不会分裂成大旋涡以至从车的表面分散出去。

第二个例子是现代的跑车都使用小型的扰流器，特别是翘背车(hatchback)。扰流器通过消除后挡风玻璃上的小旋涡，以减少阻力。