空气动力学入门篇2

☆_。寒泉..+

空气动力学入门篇 (2)
第二部分：下压力
空气动力
学的另一重要方面是下压力。下压力是一个伟大的发明，它可以是车胎产生更多的抓着力，而无须增加车的重量。也就是说：你可以用更快的速度过弯。但是其缺点是：更多的下压力通常意味着更多的阻力。
制造下压力
有两种解释下压力的方法，一种是简单的，但另一种比较复杂。
让我们先来看看简单的一种。 扰流器、风翼、倾斜的车鼻……所有这些东西都是为了把空气“铲”向上方。 空气被抬起，车子就被向下压， 因为“作用力=反作用力”。所以更大的表面积，或者更倾斜的角度，可以产生更多的下压力。


图：空气被向上推，车子被往下压
现在我们来解释一下比较复杂的说法。


一个现实中的风翼的形状，就象飞机的机翼一样，不过它是反向的。飞机机翼产生升力；但汽车风翼产生反向的升力，这是下压力的另一种说法。
升力（或者反向升力，无论怎么说其实是一回事）是由于风翼上下表面的不同压强所产生的。为了更容易解释，重新提醒一下：“压力=压强x面积”。所以更大的压强差，或者更大的表面积，可以增加下压力。
但是为什么会产生不同的压强呢？让我们仔细研究一下示意图，你可以看到风翼的上表面比较平直，而下表面比较弯曲。 这意味着空气在上表面流动的路径，比在下表面更直，也更短。下表面空气被迫沿着曲线流动，因此走了更长的距离。根据柏努利定理，一定体积的流体总能量是守恒的（除非加热流体，或者机械的改变流体的体积）。如果假定空气的流动方向不是改变太多的话，我们可以近似的认为：如果空气（或者其他流体）速度增加，其压强就会下降。从能量守恒的角度，我们可以认为，空气的能量更多的用于保持粒子速度，那剩下用以维持施加于物体表面压强的能量就减少了。
简单的说，在风翼的下表面，空气在相同的时间内走了更长的距离，其速度就更快，导致压强下降。 上下表面的压强差产生一个净向下的力，这就是下压力。 所以，如果你要找什么适当形状的东西来产生下压力的话，就找倾斜的，或者反向机翼形状的，越大越好。
压力中心点
但是，比下压力的大与小，还有更多需要讨论的东西。就是所谓的“压力中心点”（CP）。就象重力分布一样，这里是下压力分布，或者说压强分布。这表述得更清楚一些。
让我们开始研究压力中心点和
重心
（重力中心点，或者说质量中心点）。
重心是一个想象中的点，整部车的质量集中于这一点。所以，你将车的所有部分的所有质量与其所在的位置进行计算，就可以得到重心，简称 CG。其好处是你可以用一个点来计算，而不需要分别处理车的所有部分。只有一个点的重力是等于整车的重力，这就是重心。
压力中心点也是类似的原理，空气作用于整个车体，我们可以把所有这些作用力换算成作用在一个压力中心点上的压力。通常这个力可以分成两个分量：一个是向下的下压力，一个是向后的阻力。
因此，你可以建立一个计算机
模型
来模拟车体的空气动力学特性，计算出压力中心点。另外，你也可以仔细的研究你的车，估算出压力中心点和重心的相对位置关系。
让我们举个例子：羽毛球的球体。 羽毛球大约95%的质量是分布在前端的半圆球上，很显然，重心就在半圆球附近。




但是从空气动力学来看，如果你看看哪里产生大多数的空气压力， 那会在后方羽毛所在的地方。 羽毛组成了一个很大的表面，当羽毛球在前进的时候，这个表面把空气向外推。 因此，压力中心点应该在羽毛附近，相对来说比较靠后的地方。
当你用球拍打羽毛球，球体几乎马上掉头，以半圆球朝着前方飞行。为什么会这样呢？首先你需要了解一些基本的物理知识：
以下的图表阐述了：两个大小相等但是方向相反的力，作用在不同一条直线上，就会产生扭距。


图：两个相同的反向力作用在不同一条直线上产生扭距
在空气动力学的情况中，这意味着当重心不在压力中心的正前方的时候，扭距就会出现，以改变这种状况。这两个力越大，或者中心和压力中心之间距离月大，扭距就越大。


图：侧向飞行
回到羽毛球的例子。来自球拍的作用力（红色），是作用在重心上的，方向是远离打球者。而空气动力（蓝色），在这里是纯粹的阻力，作用在压力中心点上，方向朝着打球者。如果重心不是准确的在压力中心前方，就会产生一个扭距来改正这种状况。 也就是说，重心在压力中心的正前方，是物体移动时最稳定和最自然的姿态。
在图画中，假设羽毛球正在朝屏幕的左方前进。


图：直线飞行
在飞镖中也有一样的情况。质量主要集中在前端，因此重心也在前方。 而压力中心就在后方的箭羽附近。同样的，如果你在玩飞镖的时候标头朝后扔出去，飞镖也会马上改变方向，镖头朝前飞。


这并不令人惊奇，或许你会想：对于汽车来说，压力中心点在重心的后方（而且通常在上方）。虽然不象羽毛球或者飞标那种极端的情况，但是效果是一样的。
压力中心点越靠后，当你的车偏离方向的时候，改正偏离的扭距就越大。 也就是说，压力中心点在重心的后方越远，车子就越稳定，可以很容易的保持方向，或者走直线。
那么怎样改变压力中心点的位置呢？基本上，可以通过改变风翼的位置。向后移动风翼，压力中心点也随之后移。向前移动风翼，压力中心点就向前移。 在这里，前挡风玻璃的位置和大小也是很重要的因素。一个在车子前方的大面积挡风玻璃意味着压力中心也相应的移向车子的前方。
一个现实中的例子是：Dodge Viper. 我们很难用它高速的转弯。


图：Dodge Viper
不过，这不是压力中心点的全部，其高度也是很重要的因素。因为阻力是作用于压力中心点的，而推进车辆的力是作用于重心的，所以其产生的扭距向后轮施加更多的压力，同时减少前轮的压力。


图：超级
燃料
改装
车的压力中心点(CP)和重心(CG)


图：作用在CP和CG上的力产生一个扭距
这个扭距使车子向后倾，就象那些机械狗玩具那样。
这说明，当你把风翼装的更高，将获得更多的后轮抓着力，但是会减少转向。


图：风翼装得相当高
我们再次使用超级燃料改装车的例子，我不大认为他们可以将风翼装的那么高而不使车后倾。这里的第一个理由是：他们只需要后轮的抓着力！前轮的抓着力并不重要，因为它们只是支持车直线行驶。第二个理由是：风翼越高，空气越“整齐”。整齐的意思就是没有紊流。

lrbdh

其实今年我们也要用上空气动力学的

☆_。寒泉..+

不是很好做
加油啊

lrbdh

顶上来！

ROB星空

俺是楼主的粉丝，五篇都看了

fanyu19900706

使劲顶，请问还有吗？？？？