上一篇文章我们介绍了汽车的空气阻力计算公式是F=(1/2)CρSV²,其中F是空气阻力,C是汽车风阻系数,ρ是空气密度,S是汽车迎风面积,也就是车顶到车底竖直截面的最大面积,V是汽车速度。在上一篇文章中,我们通过比较汽车高原和平原行驶的油耗差异,发现了空气密度对汽车空气阻力的影响。那么今天我们来讨论下汽车的风阻系数。
说起风阻系数,大家可能很陌生,简单说,这个数值越小,汽车所受空气阻力越小。那么风阻系数如何得到的呢,这就复杂了,汽车空气阻力需要通过汽车风动的天平测出,空气阻力除以动压,也就是1/2ρV²(大家记好这各项,后续会在空气动力学经常出现),得到的结果就是风阻系数,所以说风阻系数是汽车风阻的直接体现。那么如何降低风阻系数呢,本文将以比亚迪汉的风阻系数优化过程作为示例来简介。
汉是比亚迪基于全新纯电动车平台开发的高端旗舰轿车,采用全新“Dragon face”造型设计语言,配备“多合一”集成式电驱动系统和创新性的“刀片电池”,是比亚迪新一代纯电动车型的杰出代表。电动汽车最重要的考核指标便是续航里程,而优秀的风阻设计可以有效拓展续航里程,为此,比亚迪汉在气动外形设计上多次优化,最终实现了风阻系数仅为0.233,达到世界先进设计水平。
首先,比亚迪针对前脸进行优化设计,从起初的秦pro式设计底板,经过多轮方针优化,形成了当前的设计样式,对车头高度降低了40mm,降低了风阻系数千分之五。
秦pro
汉
在前保险杠两侧布置空气帘,改善前脸气动外形。将车尾设计为方尾造型,减少压差阻力。在前轮增加扰流板,设计低阻力轮毂,优化底盘设计等等
然后将优化后的设计进行CFD(计算流体力学)仿真模拟,这将耗费巨大的算力。当然这还没完,CFD模拟的结果并不准确,还需要进行风洞试验进行验证优化,风洞试验费一小时接近十万元,而一台车从设计到最终定型,风洞试验往往要数百小时。
由此可见,针对汽车风阻系数的优化需要耗费巨大的财力,占研发成本比重非常大。而比亚迪汉可以将风阻系数做到0.233,这说明比亚迪的设计仿真能力已经达到世界先进水平。比亚迪目前的确是国产车的荣光!
参考文献:罗秋丽,张风利,张荣荣,等 . 比亚迪汉空气动力学开发 [J]. 汽车工程学报,2020,10(6):399-406.