基于馬格努斯效應(yīng)提高高速運(yùn)載車輛的抓地力

王梁銳，魏芳波，馬得草

基于馬格努斯效應(yīng)提高高速運(yùn)載車輛的抓地力

王梁銳，魏芳波，馬得草

（漢江師范學(xué)院 物理與電子工程學(xué)院，湖北 十堰 442000）

汽車高速行駛過程中，其流線型外殼產(chǎn)生的氣動升力削弱汽車抓地力，引起安全系數(shù)降低．設(shè)計(jì)了一種依靠自身旋轉(zhuǎn)的主動馬格努斯效應(yīng)裝置，優(yōu)化了汽車在高速行駛狀態(tài)下的氣動升力安全系數(shù)．基于Ansys軟件對該裝置加裝的前后進(jìn)行了有限元分析，獲得氣流分布及其變化的有關(guān)數(shù)據(jù)．研究結(jié)果表明，優(yōu)化后的整車安全系數(shù)明顯提高，并且降低了行車能耗．

馬格努斯效應(yīng)；氣動升力；有限元分析；行車安全系數(shù)

1 氣動升力對高速運(yùn)動物體的影響

在日常生活中車輛為盡可能減少風(fēng)阻，常將車殼設(shè)計(jì)為流線型，其外殼與機(jī)翼有許多相似的特點(diǎn)，因此在車輛運(yùn)動時(shí)會受到伯努利效應(yīng)的影響，由此效應(yīng)形成的力向上，使得運(yùn)動車輛“變輕”，如部分車型高速“發(fā)飄”，駕駛員失去路面感，甚至嚴(yán)重時(shí)車輛失控，進(jìn)而導(dǎo)致交通事故[1]．導(dǎo)致車輛抓地力、穩(wěn)定性降低，尤其在高速運(yùn)動下尤為明顯，此種情形的出現(xiàn)是由于載具的外殼往往設(shè)計(jì)為上表面空氣繞行距離長，下表面繞行距離短，為低速下固定翼機(jī)翼模型（見圖1）．由圖1可見，此種機(jī)翼設(shè)計(jì)上表面A微曲，下表面B稍平，氣流從左至右繞行機(jī)翼時(shí)，流量與橫截面速度關(guān)系為

產(chǎn)生的壓強(qiáng)差導(dǎo)致上下表面空氣壓力不等，導(dǎo)致機(jī)翼受力整體向上[2]．

圖1 固定翼機(jī)翼……