風(fēng)阻與風(fēng)阻系數(shù)方面的“玄學(xué)”

什么樣的設(shè)計(jì)具有良好的空氣動(dòng)特性？如何讓一輛車擁有優(yōu)秀的空空氣動(dòng)力學(xué)水平和美感？自從汽車有了封閉的車身，人們就一直在嘗試和探索這個(gè)話題，也正是因?yàn)檫@些微不足道的小細(xì)節(jié)，我們才有了今天看到的這些成熟的汽車設(shè)計(jì)。所以，今天，通過(guò)蔚來(lái)ES6（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，給大家講講車身的優(yōu)化空氣動(dòng)設(shè)計(jì)，為大家揭秘這些未知的小細(xì)節(jié)。

○ 30秒閱讀全文

1.風(fēng)阻系數(shù)只和形狀有關(guān)，風(fēng)阻是實(shí)際阻力。

2.SUV和兩廂車在“壓拖”方面本來(lái)就有缺陷，解決辦法就是“關(guān)閉車尾”。

3.車頭的造型不僅需要讓氣流更順暢地導(dǎo)出，如何讓氣流貼合車身也是“玄學(xué)”。

4.電動(dòng)車空底部的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)為“扁平”。

5.輪拱擋板和后視鏡的優(yōu)化也是“玄學(xué)”。

○我來(lái)簡(jiǎn)單介紹一下今天的“網(wǎng)紅”——蔚來(lái)ES6。

說(shuō)到蔚來(lái)，從品牌創(chuàng)立之初就備受爭(zhēng)議，不僅僅是因?yàn)槠涓叨硕ㄎ?，更是因?yàn)槠涫卓钴囆?a class="cmsLink askLink" >蔚來(lái)ES8（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）上市一年。有人認(rèn)為它能顛覆行業(yè)，是整個(gè)新能源造車的“攔路虎”，喜歡的人欣賞。有人認(rèn)為它的宣傳太浮夸，續(xù)航里程短，還伴隨著各種有待優(yōu)化的地方。

或許我對(duì)這個(gè)品牌的期望確實(shí)比較高，但既然這么高調(diào)，我覺得要求也不過(guò)分。既然它這么有爭(zhēng)議，一直站在中國(guó)汽車行業(yè)的最前沿，我想今天很多人都會(huì)有興趣用它作為模型來(lái)展開我們關(guān)于空空氣動(dòng)力學(xué)的話題。

至于蔚來(lái)ES6車型，目前已經(jīng)可以訂車了，我們?cè)谒料嗟臅r(shí)候就對(duì)它進(jìn)行了實(shí)拍和配置解讀。感興趣的朋友可以點(diǎn)擊以下鏈接:蔚來(lái)ES6實(shí)拍體驗(yàn)/配置解讀。今天，我將通過(guò)汽車空的設(shè)計(jì)和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，和大家談?wù)勂嚉鈩?dòng)優(yōu)化的一般細(xì)節(jié)。

○什么是風(fēng)阻和風(fēng)阻系數(shù)？

在講今天的話題之前，先給大家講講空空氣動(dòng)力學(xué)的一些基本概念:風(fēng)阻、風(fēng)阻系數(shù)。風(fēng)阻很容易理解。說(shuō)白了就是風(fēng)帶來(lái)的阻力，包括車輛向前行駛時(shí)風(fēng)帶來(lái)的阻力，以及一些貨車、廂式貨車從側(cè)面面對(duì)風(fēng)時(shí)的阻力。不是一個(gè)固定的量，與形狀、車速、風(fēng)速、吹風(fēng)角度、迎風(fēng)面積有關(guān)。

如果你對(duì)風(fēng)阻系數(shù)有所了解，應(yīng)該知道有一個(gè)公式可以計(jì)算風(fēng)阻系數(shù)，但為什么我說(shuō)“風(fēng)阻系數(shù)不能用公式計(jì)算”？這更是“玄學(xué)”。對(duì)于簡(jiǎn)單的形狀，風(fēng)阻系數(shù)可按公式計(jì)算。但是對(duì)于車身形狀來(lái)說(shuō)，形狀和表面的變化是復(fù)雜的，因此沒有更準(zhǔn)確的方法通過(guò)公式來(lái)計(jì)算這種復(fù)雜形狀的風(fēng)阻系數(shù)。按照精度由粗到細(xì)的排列，目前測(cè)量風(fēng)阻系數(shù)的方法主要有三種:經(jīng)驗(yàn)公式計(jì)算、CFD建模仿真計(jì)算和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)計(jì)算。

風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)雖然精度高，但也有一個(gè)問題:成本。以今天參觀的同濟(jì)大學(xué)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室為例。做一個(gè)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)的價(jià)格在5萬(wàn)元/小時(shí)左右，大部分費(fèi)用來(lái)自電費(fèi)和建設(shè)費(fèi)。但是為了更好的優(yōu)化車輛外形，現(xiàn)階段很多車企都在利用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)來(lái)測(cè)量和優(yōu)化自己的車輛阻力系數(shù)，而阻力系數(shù)越低帶來(lái)的好處自然就是阻力越小，從而使車輛擁有更高的最高車速和更低的行駛阻力，這對(duì)車輛性能和節(jié)能減排有著相對(duì)直接的貢獻(xiàn)價(jià)值。

綜上所述，空空氣動(dòng)力學(xué)在一定程度上提升了新能源汽車的實(shí)際續(xù)航性能，做好空空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)也是提升續(xù)航的手段之一，優(yōu)秀的空空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)也可以在提升續(xù)航的同時(shí)提升中段加速性能。

車頭與車尾如何優(yōu)化空氣動(dòng)力學(xué)

○ SUV車型固有的阻力系數(shù)不足。

由于阻力系數(shù)關(guān)系到中高速續(xù)航和中段加速性能，如何優(yōu)化外形、改善空氣動(dòng)特性是眾多車企研究的重點(diǎn)。以蔚來(lái)ES6為例，這是一款純電動(dòng)中型SUV車型。這款車型雖然符合主流市場(chǎng)需求，在實(shí)用性上有很大優(yōu)勢(shì)，但由于SUV的車身造型，需要對(duì)其空氣動(dòng)特性進(jìn)行優(yōu)化。

由于SUV車型采用了相對(duì)直立的尾門設(shè)計(jì)，當(dāng)氣流通過(guò)整個(gè)車身時(shí)，必然會(huì)在尾門中央形成一個(gè)氣流集中的區(qū)域。也就是說(shuō)，SUV后門位置空的空氣會(huì)“相對(duì)靜止”，甚至向上形成渦流。但當(dāng)SUV后部氣流相對(duì)靜止時(shí)，SUV前部就不存在這種情況，前后部會(huì)存在氣壓差，造成“氣壓差阻礙車輛前進(jìn)”的情況，風(fēng)阻系數(shù)較大，是SUV車型的“硬傷”之一。

也就是說(shuō)，如果為了實(shí)用性而放棄后溜或者轎車造型，那么車尾負(fù)壓區(qū)肯定會(huì)存在。既然難以避免，那就盡量不要在這里產(chǎn)生反向渦流，形成更大的負(fù)壓。做好第一件事后，讓車尾負(fù)壓區(qū)“延伸”，減少風(fēng)阻對(duì)車尾的影響，這是考驗(yàn)設(shè)計(jì)師和工程師技能的時(shí)候了。

○如何降低車前風(fēng)阻系數(shù)？

當(dāng)我們處理完汽車的后部后，我們會(huì)看看汽車的前部。由于蔚來(lái)ES6采用家族化設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)語(yǔ)言對(duì)于蔚來(lái)EP9（查成交價(jià)|參配|優(yōu)惠政策）低重心超級(jí)跑車來(lái)說(shuō)問題不大，通過(guò)曲面設(shè)計(jì)可以形成更好的下壓力表現(xiàn)，為車輛提供強(qiáng)大的高速穩(wěn)定性和抓地力，但用于蔚來(lái)ES8或ES6就沒那么簡(jiǎn)單了。

因?yàn)槲祦?lái)ES6是純電動(dòng)車，它的前端沒有傳統(tǒng)內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。理論上可以做成全封閉的車頭設(shè)計(jì)，讓氣流直接從外殼流向車身。這是電動(dòng)汽車在/[k0/]空氣動(dòng)力學(xué)方面的固有優(yōu)勢(shì)之一，而且在SUV中使用這樣的設(shè)計(jì)也是不現(xiàn)實(shí)的。所以在制作這款SUV車型時(shí)，希望底部氣流流經(jīng)車尾后盡快導(dǎo)出，并向后引導(dǎo)進(jìn)行優(yōu)化。

這種設(shè)計(jì)屬于“玄學(xué)”范疇，沒有大量的CFD模擬和風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)。對(duì)于每一個(gè)曲面來(lái)說(shuō)，除了外形美觀之外，更重要的意義在于如何滿足功能需求，即兼顧實(shí)用性和空空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。

○輪拱和后視鏡的調(diào)整

上面提到的很多事情都與車輛建模的空空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)有關(guān)。但在研發(fā)初期，當(dāng)車輛還處于污泥模型階段時(shí)，輪拱中的造型設(shè)計(jì)應(yīng)該如何調(diào)整？

這種設(shè)計(jì)是近年才有的特色細(xì)節(jié)。經(jīng)過(guò)大量的風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)，很多工程師發(fā)現(xiàn)，如果做一個(gè)彎曲的前輪拱擋板，將有利于空氣動(dòng)設(shè)計(jì)。目前這種設(shè)計(jì)并不是蔚來(lái)獨(dú)有的，就像很多新上市的德系、日系、美系品牌汽車一樣，這種結(jié)構(gòu)也會(huì)存在。其目的是同時(shí)快速帶走輪拱內(nèi)的紊流，從而降低輪拱室內(nèi)的風(fēng)阻系數(shù)。

這也是一個(gè)很少有人關(guān)注的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。當(dāng)后視鏡的固定點(diǎn)位于車門上時(shí)，車側(cè)的氣流可以快速流過(guò)車側(cè)窗，從而大大降低風(fēng)阻系數(shù)。那么后視鏡位置該怎么辦呢？由于固定點(diǎn)的改變，后視鏡固定柱可以與后視鏡殼體的主體配合進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，使得后視鏡部分與車身側(cè)面之間的氣流可以獨(dú)立分割優(yōu)化，兩者之間不會(huì)相互影響。

再次，會(huì)有得有失，所以后視鏡設(shè)計(jì)會(huì)增加前門的鈑金成本，后視鏡視野過(guò)寬會(huì)對(duì)側(cè)面造成很大的盲點(diǎn)。如何處理這種平衡取決于車企的實(shí)力。

○編輯摘要:

在蔚來(lái)ES6的幫助下，我也有幸再次參觀了同濟(jì)風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)室。與其說(shuō)蔚來(lái)ES6與同濟(jì)車輛研究所相比如何，不如給你一點(diǎn)關(guān)于空空氣動(dòng)力學(xué)的知識(shí)，回答一下你不關(guān)注的小細(xì)節(jié)。至于蔚來(lái)ES6的價(jià)值不值得買，它在駕駛時(shí)的表現(xiàn)如何，我們還要等它的試駕體驗(yàn)后才能評(píng)價(jià)。目前它在造型上做出的很多設(shè)計(jì)點(diǎn)都是現(xiàn)代空值得借鑒的空氣動(dòng)力學(xué)規(guī)則，整體表現(xiàn)還是值得期待的。