CN101138991A - 钝尾车辆的空气动力减阻方法 - Google Patents

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CN101138991A CNA2006100476371A CN200610047637A CN101138991A CN 101138991 A CN101138991 A CN 101138991A CN A2006100476371 A CNA2006100476371 A CN A2006100476371A CN 200610047637 A CN200610047637 A CN 200610047637A CN 101138991 A CN101138991 A CN 101138991A
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Abstract

一种钝尾车辆的空气动力减阻方法，在钝尾车辆的体内适当部位开一个通孔，为均衡车体前后的压力提供一个通道。当车辆行驶时，使得车体前部的“高压”气体通过这个孔流到相对“低压”的车体底部区域，既增加了底部的压力，又降低了前方的压力，因而显著减少了车辆的压差阻力，从而明显降低燃油的消耗。本发明的优点是：无须消耗任何额外的动力，只需采取简单的结构措施即可显著的减少钝尾车辆的阻力，降低燃油消耗，取得明显的节能效果，创造明显的经济效益。

Description

钝尾车辆的空气动力减阻方法
技术领域：
本发明涉及一种钝尾车辆的空气动力减阻方法，属于汽车及钝体或不良流线体的空气动力减阻应用技术领域。
背景技术：
世界范围的能源日益匮乏，唤起人们强烈的节能意识。汽车越来越多地进入家庭，其保有量急剧增长，且行驶速度越来越快，作为耗能大户，汽车的减阻与节能越来越引起人们的关注。气动阻力与车速的平方成正比，当车速大于20km/h(5.6m/s)后，气动阻力急剧上升；当车速达到75km/h(20.8m/s)左右时，气动阻力将占总阻力的一半；随着车速的进一步增加，气动阻力在总行驶阻力中所占的比例将更大。钝尾物体，或者不良流线体的减阻问题一直是空气动力学领域的一个难题，这类物体的阻力大部分来自压差阻力，因此克服压差阻力就成为这类物体减阻的重要课题。
就钝体的减阻问题，各国学者已经做了大量的研究，开发了许多种减阻新技术，如后车体上边角倒圆、后车体上部倾斜，以及在车体后部加装各种附件都可以在一定程度上减少钝体的(压差)阻力，这些技术措施都属于被动减阻方法，因为它们不需要加入额外的能量。另一种方法是主动减阻方法，如从车内向车的底部区域内喷气，它增加了底部的压力，因而减少了车的压差阻力。行驶时，车的前部接近滞止，压力很高；而在底部区域，由于气流的分离，压力相对较低，前后压力的差就形成了压差阻力，如果将前方的“高压”气体引到相对“低压”的底部区域，则一方面提高了底部压力而降低了压差阻力，另一方面，前方的压力降低，又进一步降低了压差阻力，从而使总阻力显著降低；这就是本发明的基本思想。
发明内容：
本发明的目的是在钝尾车辆的体内适当部位(例如距车体底边6％的车高位置)开一个(通道)通孔，为均衡车体前后的压力提供一个通道，使得车体前部的“高压”气体通过这个孔流到相对“低压”的车体底部区域，这既提高了底部压力而降低了压差阻力，又使车体前部的压力降低，进一步降低了压差阻力，从而使总阻力显著降低；另外，通过使进气孔边的倒圆降低进气损失，通过设计通道出口段与车体底部的角度而控制通道出口的方向，从而控制尾涡的尺寸以减少底部阻力；也可以根据需要改变通道出口段的形状，如等截面形状、扩张型或收缩型等，以最大限度地将气流的动能转化为压力能，或最有利地改变尾涡的尺寸，以最大程度地减少底阻。
本发明的优点是：无须消耗任何额外的动力，只需采取简单的结构措施即可显著的减少钝尾车辆的阻力，降低燃油消耗，取得明显的节能效果，创造明显的经济效益。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是图1中的A向视图，通道主体为矩形。
图3是本发明的另一种实施例的结构示意图。
图4是图3中的A向视图，通道主体为扩张形。
图5是本发明的又一种实施例的结构示意图。
附表说明了计算机三维数值模拟结果，说明本发明的减阻效果。
具体实施方式；
实施例
参照图1、图3和图5，本发明是在钝尾车辆的体内开一个通孔，为均衡车体前后的压力提供一个通道。其具体结构是：它主要由车体前部1、车体2、车体底部3、车体底边14、车体顶盖16、通道进气口4、通道主体5及通道出口段6组成。当车辆运行时，气流11相对于车体2流过，通道前部的气流11经进气口4进入通道主体5中，并从通道出口段6以一定的角度流出，流出气流12的方向(或通道出口段6的轴线方向)与车体底部3所成的夹角(以下称方向角)13可以在10°-80°之间选取。所述通道主体5的横剖面形状可以是矩形、圆形或梯形的，但是最好是矩形的，因为这样在结构布局上更容易安排；矩形通道的高度在车体高度的0.5％-7.0％之间，其横向宽度在车体宽度的50％-98％；通道主体5的位置选择应使通道进气口4位于车体前部1的高压区内(一般靠近车的下部，大约车体高度的40％以下)，而通道出口段6则可以在车体底部3的下部(见图1)或上部(见图5)，出口段6到车体底边14(见图1)或车体顶盖16(见图5)的距离为车体高度的1.0％-15.0％之间；通道主体5与出口段6之间的连接应当是圆滑的。通道主体5及通道出口段6的侧壁必须是光滑、密封并不漏气的。
参照图2和4，通道主体5的俯视形状可以是矩形的，也可以是从前到后逐渐扩张的，其扩张角15应当小于18°。同样，通道出口段6的俯视形状也可以是矩形的或是扩张形的，其扩张角同样应当小于18°。通道出口段(6)的横剖面形状可以是矩形、圆形或梯形的。
参见附表，为流出气流12的方向角13为60°时，对常见的钝尾车辆进行的三维空气动力学数值模拟结果，可见本发明的减阻(ΔCD/CD1)或节能效果是十分可观的。
附表：计算机三维空气动力学数值模拟结果
(流出气流12的方向角13为60°)
    行驶速度   原型阻力系数CD1   改型阻力系数CD2   阻力系数降低(％)
  (m/s)   (km/h)
    5101520253035     1836547290108126   0.82770.82500.86840.92580.85060.85770.8631   0.77270.74790.74220.73670.73830.73460.7329   6.649.3514.5320.3213.2014.3515.09
尽管本发明是针对钝尾车辆的空气动力减阻问题而提出的，但是它的设计思想同样适用于所有的钝尾物体的空气动力减阻。

Claims (10)

1.一种钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：该方法是在钝尾车辆体内的下部或上部开一个通孔，为均衡车体前后的压力提供一个通道，使得车体前部的“高压”气体通过这个孔流到相对“低压”的车体底部区域。
2.如权利要求1所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，是通过下述钝尾车辆的具体结构实现的，它包括车体前部(1)、车体(2)、车体底部(3)、车体底边(14)、车体顶盖(16)，其特征在于：车体前部(1)与底部(3)的下部或上部开有通孔，通孔由通道主体(5)与通道出口段(6)构成，通道主体(5)的前端为进气口(4)，通道主体(5)的后方连接通道出口段(6)，将车体的前部(1)与车体底部(3)连通。
3.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：所述通道主体(5)的横剖面形状可以是矩形、圆形或梯形的。
4.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道主体(5)的俯视形状可以是等宽度的，也可以是从前到后逐渐扩张的，其扩张角(15)应当小于18°。
5.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道主体(5)的高度为车体高度的0.5％-7.0％；通道主体(5)的宽度在车体宽度的50％-98％。
6.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道出口段(6)与车体底部(3)的夹角(13)在10°-80°之间。
7.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道出口段(6)的俯视形状可以是矩形的，也可以是扩张形的，其扩张角(15)应当小于18°；通道出口段(6)的横剖面形状可以是矩形、圆形或梯形的。
8.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道主体(5)及通道出口段(6)的侧壁必须是光滑、密封并不漏气的。
9.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道主体(5)与通道出口段(6)之间的连接应当是圆滑的。
10.如权利要求2所述的钝尾车辆的空气动力减阻方法，其特征在于：通道进气口(4)应当倒圆。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2009092217A1 (zh) * 2007-12-27 2009-07-30 Xiaoyi Zhu 流体运动装置
CN102897177A (zh) * 2012-10-22 2013-01-30 唐山轨道客车有限责任公司 减阻动车组车头
CN108313144A (zh) * 2017-01-17 2018-07-24 郑州宇通客车股份有限公司 降低车辆风阻的方法、车辆气路系统及车辆

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WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication