汽車空氣動力學與車身造型研究進展

馮柏超

摘 要：從汽車外形研發的角度講，車身造型構成了汽車外形結構中的關鍵。按照汽車空氣動力學的基本原理，對于車身造型應當致力于優化設計，確保運用空氣動力學的方式來研發新穎的車身造型。在目前的現狀下，技術人員關于車身造型應當明確相應的車身制造工藝以及其他相關原理，進而歸納出車身造型的具體研發思路與研發技術進展。

關鍵詞：汽車空氣動力學;車身造型;研究進展

與原有的車身造型研發技術進行對比，建立在空氣動力學基礎上的車身造型研發方式具有更加明顯的汽車節能性與環保性優勢。并且，汽車造型工藝以及空氣動力學的基本原理之間具有內在聯系。對于車身造型領域如果能夠引進空氣動力學的汽車設計方式，那么可以明顯優化車身造型的整體工藝效果，同時還能保證汽車車身具有更小阻力與更好的表面平滑度[1]。由此可見，對于車身造型在進行改進與優化的過程中，應當做到結合汽車空氣動力學的研發與設計手段，確保成功改造汽車的車身造型。

1 汽車空氣動力學的基本技術原理

空氣動力學建立在動量、質量與能量守恒定律的前提下，進而對于流體阻力以及流體壓力等工藝特征運用數學方程的方式進行呈現。依照空氣動力學的基本工藝原理，空氣氣流比較容易通過類似雨滴形狀的物體。這是由于，此類物體具有尖端向后以及圓頭向前的特征[2]。但是在設計汽車形狀時，設計人員除了考慮以上的空氣動力學基本原理之外，其還應當關注地面與汽車的特殊接觸部位。

近些年以來，技術人員針對空氣動力學已經能夠借助風洞試驗的方式加以演示。具體而言，風洞試驗的核心內容在于運用管孔來吸入空氣，然后通過空氣加速以及空氣整流的方式來達到加快風速的目的，并且在特定的試驗段位置送入加速后的空氣[3]。在進行風洞試驗以前，首先應當預備好相應的試驗設施，其中主要包含逐漸減小的管孔以及整流板等基本試驗設施。并且，風洞試驗還涉及實物與模型的模擬，通過測試空氣動力學的方式來獲得風洞試驗的結論。

2 車身造型設計的具體工藝技術

汽車車身造型能否達到較好的完整性與美觀性，其直接關系到消費者對于汽車留下的直觀感受與印象[4]。同時，車身造型設計也關系到整體的汽車性能優化。在目前看來，關于車身造型領域在進行相應的優化設計時，設計人員需要做到靈活選擇多種不同的車身造型工藝，最終確保獲得較好的車身造型美化效果。具體在設計車身造型的實踐中，關鍵在于運用如下的車身造型工藝技術：

2.1 關于整體的車身造型設計

關于車身造型如果要達到最佳的整體設計效果，那么必須關注整車的美觀性。具體而言，美化車身造型的要點在于設計優美明快的曲線以及簡潔圓滑的線條過渡，在此前提下呈現自然與流暢的車身設計效果[5]。并且，對于車身造型還應當確保達到較好的平衡安全以及強勁的動感，從而讓消費者享受到流暢與舒展的車身造型美感。

從現狀來看，較為理想的車身造型主要為楔形的車身，此外還包含其他種類的不同車身造型。同時，車身造型設計也要格外重視整車的經濟性、安全高速性以及駕駛穩定性。這是由于，汽車行駛將會受到氣動阻力導致的影響，因而不能局限在簡單考慮車身外形的視角下。

2.2 關于細部的車身造型設計

車身造型的細部設計主要在于運用曲線來完成相應的車身造型優化設計，從而對于轉折線進行適當的隱藏處理。例如在設計現代轎車的過程中，設計人員可以選擇圓滑過渡的方式來設計側面與前方的圍罩，并且對于發動機罩也應當實現良好的細部設計效果。

例如在優化細部的車身設計過程中，通常可以選擇大曲面的汽車擋風玻璃，并且設計為向后收縮的后側翼子板以及較短的車尾后箱蓋。對于車身的前風窗而言，最好限定于30°左右的水平面與車窗夾角，以便于在車體內部的相應位置嵌入橢圓形的門把手以及汽車燈具[6]。除此以外，應當確保平滑與光潔的車身表層以及后視鏡，確保運用蓋板來保護車底的部位，進而達到整車高度降低的效果。

2.3 關于安裝擾流板以及導流板

汽車導流板屬于重要的車身連接板，設置導流板的目的在于實現車底氣壓的有效減小，并且運用加大進風口的方式來確保車身氣流度的增大。通常來講，在安裝導流板時應當保持向上傾斜的狀態，導流板應當能夠連接于汽車的保險杠。與導流板相比，汽車擾流板的基本功能在于阻滯車頂的氣流，進而達到向下作用力增大的效果。擾流板的外形類似于鴨尾，其主要安裝于后端的汽車行李蓋板，尤其是對于轎車的車身結構而言。

由此可見，汽車擾流板以及導流板都屬于車身造型不可缺少的部件。為了達到全面優化車身造型的目的，那么核心措施在于確保車身符合較好的審美性與實用性，進而達到提升汽車美學性能的效果。在空氣動力學的車身設計思路下，關于車身設計需要確保做到保持車身的均衡性與對稱性。

3 車身造型研究領域的未來技術發展

在目前的現狀下，數學分析方法以及計算機技術都已獲得明顯的轉變與改進。對于車身設計領域來講，車身研發人員目前已經能夠運用仿真的技術手段（CFD法）來完成相應的車身設計。此外，車身設計領域還包含CAE以及其他的模擬仿真技術，通過搭建模擬平臺的方式來模仿旋渦的分離流動，確保在結合汽車外形美學、汽車功能以及仿真模擬平臺的前提下優化車身設計。

從現狀來看，車身造型的研發技術人員已經全面著眼于生成網格技術以及構建幾何模型，進而歸納得出汽車收斂性、解題精度與汽車穩定性受到空氣動力學的影響。例如針對物理描述模型在進行構建時，關鍵在于明確旋渦分離流動的典型技術性質，然后給出有效控制旋渦分離流動的相關措施。經過以上的研發改進，汽車車身就可以達到更好的經濟性以及行駛穩定性。此外，技術人員運用數值仿真的方式，應當能夠驗證既有的計算方法以及計算程序是否符合改進車身設計的思路與宗旨。

在目前看來，汽車設計企業以及研發企業都要面對行業競爭，因此關于車身造型在進行美化過程中，設計人員尤其需要關注多樣化、藝術化與個性化的車身視覺效果。在此基礎上，車身造型的研發人員應當致力于設計流暢、平滑與個性化的全新車身造型，從而體現多樣化的車身造型研發思路。例如近些年來，很多企業及其研發設計人員都在嘗試模仿虛幻造型或者寵物形象來設計汽車車身，確保消費者可以感受到汽車車身的獨特魅力與吸引力。

4 結語

汽車車身設計不能缺少空氣動力學作為基本的技術支撐，而汽車空氣動力學能夠為優化設計車身造型提供工藝基礎。近些年以來，車身造型的研發與設計人員已經能夠靈活運用空氣動力學來輔助完成相應的車身造型優化工作，該措施符合了研發綠色汽車的宗旨與目標。目前在車身造型領域的具體研究中，關鍵措施就在于結合車身造型設計以及空氣動力學，在此前提下保證達到較好的車身造型設計效果。

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