风阻系数
风阻系数(Drag Coefficient,通常用Cd表示)是描述物体在流体(通常是空气)中运动时所受到的阻力大小的一个无量纲参数。它反映了物体形状对空气阻力的影响程度,是空气动力学中的一个重要概念。现代轿车的风阻系数一般在 0.25 到 0.35 之间。

风阻是物体在空气中移动时受到的阻力,其成因主要有以下几种因素:
1. 气流撞击阻力
当物体在空气中移动时,气流会直接撞击物体的正面,从而产生阻力。这就好比拿一块木板顶风而行,所受到的阻力几乎都是气流撞击所产生的。
2. 摩擦阻力
空气与物体表面接触时会产生摩擦力。虽然在一般车辆的行驶速度下,这种摩擦阻力相对较小,几乎可以忽略不计,但它仍然是风阻的一部分。
3. 外型阻力
外型阻力是高速行驶时最主要的空气阻力来源。它主要来自物体后方的真空区。当物体移动时,空气在物体表面流动,会在物体后方形成低压区域,从而产生阻力。物体的形状越接近流线型,这种阻力就越小。
4. 空气密度
空气密度越大,物体在其中移动时受到的阻力就越大。因此,在高密度的空气中,风阻会更明显。
5. 物体速度
物体的速度越大,空气流动的速度也会加快,从而产生更大的阻力。因此,高速行驶时风阻会显著增加。
6. 空气的粘性
空气具有一定的粘性,当物体与空气接触时,空气分子会黏附在物体表面,形成一个与物体表面相邻的空气层,称为黏性层。当物体移动时,黏性层也会跟随物体一起移动,导致在物体后面形成一个低压区域,这会产生阻力。
这些因素共同作用,形成了物体在空气中移动时所受到的风阻。
风阻系数的大小主要取决于物体的外形。一般来说,流线性越强的物体,其风阻系数越小。例如,垂直平面体的风阻系数大约为1.0,球体约为0.5,一般轿车在0.28-0.4之间,跑车小于0.3,赛车一般小于0.35,飞禽在0.1-0.2之间,飞机可达0.08,雨滴的风阻系数最小,约为0.05。
同时,不同的外观装饰件对汽车风阻系数也具有显著的影响,这些部件包括后视镜、车身侧包围、轮辋造型以及底板等,消费者应理性看待汽车厂家宣传的风阻系数数值。
风阻系数通常通过风洞实验测量。将物体放置在风洞中,测量其在不同风速下的阻力,然后通过计算得到风阻系数。
当车辆在风洞中测试时,借由风速来模拟汽车行驶时的车速,再以测试仪器来测知这辆车需花多少力量来抵挡这风速,使这车不至于被风吹得后退。在测得所需之力后,再扣除车轮与地面的摩擦力,剩下的就是风阻了,然后再以空气动力学的公式就可算出所谓的风阻系数。
风阻系数=正面风阻力× 2÷(空气密度x车头正面投影面积x车速平方)。
一辆车的风阻系数是固定的,根据风阻系数即可算出车辆在各种速度下所受的阻力。
车辆在行驶时,所要克服的阻力有机件损耗阻力、轮胎产生的滚动阻力(一般也称做路阻)及空气阻力。 随著车辆行驶速度的增加,空气阻力也逐渐成为最主要的行车阻力,在时速200km/h以上时,空气阻力几乎占所有行车阻力的85%。
一般车辆在前进时,所受到风的阻力大致来自前方,除非侧面风速特别大。不然不会对车辆产生太大影响,就算有,也可通过方向盘来修正。 风阻对汽车性能的影响非常大。风阻系数越小,说明它受空气阻力影响越小,反之亦然,因此风阻系数越小越好。一般来讲,流线性越强的汽车,其风阻系数越小。目前,我们在马路上看到的大多数轿车的风阻系数在0.28—0.4间;线性较好的汽车如跑车等,其风阻系数可达到0.25左右,一些赛车甚至可达到0.15左右。

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