二、汽车的空气阻力
空气阻力凡是与汽车运动方向相反的气动力。由式（6－3）可知，其大小与空气阻力系数CD，迎风面积S，空气密度p及车速D的平方成正比。汽车的空气阻力由以下五部分组成。
（1）形状阻力 它又称表面压差阻力，是由汽车前部的正压力和车身后部的负压力的压力差而产生的。它占气动阻力的60％左右，是气动阻力的主要部分。汽车车身各个表面的形状及其交接处的转折方式是影响形状阻力的主要因素。
（2）摩擦阻力 它是由于空气的粘滞性在车身表面所产生的摩擦力，其数值取决于车身表面的面积和光滑程度，约占气动阻力的9％左右。
（3）诱导阻力 它是气动升力所产生的纵向水平分力，一般约占气动阻力的5％~7％。要减小诱导阻力，就应设法减小升力。
（4）干扰阻力 它又称附件阻力，是由暴露在汽车外部的各种附件引起气流相互干扰而形成的阻力。这些附件包括后视镜、门把手、雨刷、流水槽。前牌照、照明灯、前保险杠以及天线和装饰物等。它约占气动阻力的15％左右。
（5）内部阻力 它又称内循环阻力，是由冷却发动机等的气流和车内通风气流而形成的
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阻力，约占气动阻力的10％~13％。
汽车的气动阻力是汽车空气动力学研究中首先关心的重要问题，因为它直接影响到汽车的燃油消耗、加速性能和最高车速。
（一）空气阻力与最大车速的关系
如果汽车在水平路面上作等速行驶，牵引力全部用来克服滚动阻力和空气阻力。则 当最大牵引力和汽车总重力一定时，减小空气阻力系数，可使最大车速提高。由于升力系数的提高会降低牵引力，且会影响汽车的操纵稳定性，可见降低阻力系数值是关键。
（二）空气阻力与汽车加速性能的关系
由汽车理论可知，汽车的加速度与阻力系数有近似反比关系。减小空气阻力和减小汽车的重力，都可使汽车的加速能力提高。同时，汽车的加速能力还与行驶速度V有关。当汽车从静止开始行驶时，其加速度的值可能为最大；而当它达到最大车速时，加速能力将大为降低，这是因为车速增加使空气阻力大大增加而导致加速能力下降。
（三）空气阻力与燃油消耗量的关系
汽车的气动阻力是由发动机的牵引力来克服的。一般说来，减小阻力，就可减小发动机所需功率，从而减小耗油量。一般常用计算百公里等速油耗的方法进行初步分析。
降低空气阻力可降低耗油量，当高速行驶时，降低空气阻力所得到的节油效果更大。当然，空气阻力对燃油消耗量的影响与汽车类型、道路状况、发动机特性及使用工况有关，不能简单地用一个公式来计算，通常由试验来确定。可见，空气阻力的降低对改善燃油经济性意义是很大的。
为了减小气动阻力，主要应设法降低空气阻力系数的值。理论上讲，只要物体形状相同，就应有相同的阻力系数值。实际上，当考虑到空气的粘滞性时，CD值应是雷诺数Re的函数。但在车速较高、动压强较高而相应气体的粘滞性摩擦较小时，可以认为CD值不随Re而变化。 三、汽车的气动升力
汽车的气动升力垂直于汽车的运动方向，即垂直于地面。升力向上为正，向下为负。气动升力对汽车是有害的，必须尽可能设法减小。因为它会降低轮胎的附着力从而影响汽车的驱动性、操纵性和稳定性，质量轻和质心靠后的汽车对升力特别敏感。例如某轿车以160km／h的速度行驶时，前轴上所受的正升力约占汽车质量的20％~25％，大大降低了前轮与路面间的附着力，当其受到阵风的作用或转弯时，就可能出现失控的险情。因此，从安全角度考虑，减小气动升力比降低气动阻力更为重要。
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理想的汽车流线型与飞机机翼剖面十分相似。机翼上下两个表面的曲率不同使得流经上表面的气流流速大于流经下表面的气流流速，由压力差而产生一个有利于飞机上升的升力。
一般规定：前高后低的弦线，其迎角为正；反之为负。显而易见，在正迎角下，迎角越大升力越大，因此，为了减少升力，应使迎角为负值。这也就是前低后高的小旅行车或客货两用车升力较小的原因。在造型上如果采用使汽车前部低矮两尾部肥厚上翘的措施，也可以获得负迎角。
由试验得知，作用在汽车上的空气，有35％~40％在车身上部流过；10％～15％从底部流过；两侧面各流过25％。如果能设法提高汽车底部气流的速度而形成一种文氏（Venturi）喉管的气流，则可由此产生负升力。由此可见，在车身造型和设计时，不应忽视汽车的底部。试验表明，当风向角为0时，在汽车底部安装地板可使升力系数减少20％。
减少升力的措施主要有：
1）采用负迎角造型，可使流入汽车底部的空气减少，避免底部气流阻塞，也有利于底部空气向尾部低压区疏导，使底部气流保持一定的流速，从而减小升力。
可见，车底形状对降低升力系数。是大有潜力可挖的。
2）在汽车前端底部加一个扰流板，可减少进入底部的气流量，还能使底部气流顺利地向尾部或侧面流动，并保持一定的流速，这样也可使升力系数下降。
3）使汽车底板的尾部向上翘起一个角度以疏导底部气流，可降低升力系数。
4）汽车地板向两侧面略为翘起，使底部气流有一部分流向两个侧面。由于汽车的两侧面是对称的，不会形成压差，两侧面的压力低于底部压力，当气流向两侧疏导时加快了底部的气流速度而使升力下降。可见，车底形状对降低升力系数。是大有潜力可挖的。
四、汽车的空气动力稳定性
汽车行驶时，如果没有侧滑角，作用在汽车上的气动力只有阻力、升力和俯仰力矩。在实际行驶情况下，由于侧向自然风的作用以及转弯、让车、超车等原因，汽车经常处于有一定侧滑角的运动状态。此时作用在汽车上的气动力还有侧向力、横摆力矩和侧倾力矩。如果侧风强烈或汽车外形设计不正确，则在严重情况下会使汽车因稳定性恶化而造成事故。因此，汽车的行驶稳定性主要表现为横摆运动的稳定性。
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6－3 空气的粘滞现象、汽车的流谱和表面压强分布
一、附面层与分离点
理论上假设空气是非粘滞性的，而实际上空气具有粘滞性，即当气体相对于表面运动时会产生内摩擦作用。与物体表面接触的气体将受到该表面的阻滞使相对速度变为零。邻近该表面的空气层也被粘滞摩擦力所阻滞，其相对于表面的运动速度也随与表面的距离而变化。
距离越大，空气粒子受粘滞性的影响越小，它们的运动也更快些。当与表面的距离超过一定数值时，空气粒子的运动已不受粘滞性的影响，其速度与外部气流速度相等。因此，围绕着运动物体的一个相对薄的空气层内，气流速度有着急剧的变化，存在着速度梯度。该气流层称为附面层，又称为边界层。可以根据速度梯度在附面层内的状况来区分附面层的类型。当气流速度不很大时，附面层内各层间速度变化小，各层间是以不同速度错动的，称之为“层流”。当附面层内各层间速度梯度较大时，整个附面层充满了涡流，称之为“湍流”。
图6-8为附面层内的速度分布情况。其中h为附面层厚度。图6-9表示沿汽车表面的附面层。可见，仅在汽车前部有一个很小的层流区域，其余部分都是湍流，故可以认为汽车的所有表面实际上均由湍流附面层所覆盖。
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汽车的外表面很少是平直的，大多在三个轴线方向均有不同的弯曲而形成二维或三维曲面。当汽车高速行驶时，迎面来的气流按伯努利原理，其速度在不同表面处是各不相同的。
在凸起部分，气流速度升高而使该部分气压下降，同时还保持着一定厚度的附面层。在凹下部分，气流速度变低而使该部分气压升高，同样在该表面也保持着一定厚度的附面层。当气流从凸起部分向凹下部分流动时，气压由低升高，气流要克服压力的升高才能继续运动，气流速度也就变慢，这不仅对外部气流有影响，更重要的是对附面层的气流带来影响。由于附面层内的气流速度变慢而使附面层内的气体“堆积”起来并逐渐变厚，于是会在距物体表面某一点K处的气体粒子失去其动量，速度为零。气流在这一点与表面开始分离，该点称为分离点，而更靠近物体表面的气流方向变成负值，空气发生倒流。从K点起形成一个分离面K—K’，在分离面后部，产生了一个个涡漩，涡漩被外层气流带走，同时又从分离面上卷进新的涡漩以补充被带走的部分，这种现象称为分离现象。
由于汽车纵向截面向后逐渐变小，故使气流速度逐渐变慢，在汽车尾部，气流会再一次分离而形成汽车的尾流。汽车尾流可以认为是汽车通过空气与其表面间的粘滞性，将本身的动量给予了尾部的气体，并使其尾随着汽车运动。
二、汽车前部的流谱
试验结果表明，影响发动机罩和风窗玻璃转角部位气流的主要因素为： 1）发动机罩和风窗玻璃间的夹角。 2）发动机罩的三维曲率和结构。 3）风窗玻璃的三维曲率和结构。
三、汽车尾部的流谱
当气流沿汽车表面流动到汽车尾部时，气流分离而形成尾随在汽车后面的湍流尾流。常
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