阻力系数 — CAE术语解说
阻力系数
在汽车空气动力学中常常听到"Cd值",那就是阻力系数吧?
定义
Cd值的公式是什么样的?
C_D = F_D / (0.5 * ρ * U² * A)。将阻力F_D用动压(0.5ρU²)和代表面积A进行无量纲化。通过这样做,即使是风洞实验的模型和实车这样大小不同的物体之间,也能够比较空气动力学性能。
明白了,无量纲化后就能进行比较。那代表面积A是指什么呢?
汽车是前面投影面积,翼型是弦长×翼展这样,因对象不同而定义不同。所以在比较Cd值时,一定要确认使用的是哪个面积定义,否则容易造成误解。
流体解析中的作用
用CFD计算阻力系数时,网格粗细会很大程度影响结果吗?
影响非常大。特别是物体表面附近的边界层网格太粗的话,壁面剪切力(摩擦阻力)的预测会出现很大误差。对于汽车外形CFD分析,通常需要把y+值控制在1以下来充分解析边界层。
摩擦阻力外还有其他阻力成分吗?
有的。阻力可以分解为两部分:由物体前后压力差引起的"压力阻力(形状阻力)"和由壁面摩擦引起的"摩擦阻力"。对于流线型车体来说压力阻力占主导地位,但对卡车这样的钝头物体来说,后部流动分离产生的压力阻力会非常大。
相关术语
除了与阻力系数对应的升力系数外,还有其他需要了解的相关概念吗?
升力系数与阻力系数成对使用,而雷诺数控制阻力系数变化的条件,所以最好把这些术语放在一起理解。
雷诺数变化时,相同形状的物体Cd值也会变化吗?
完全正确。球体的Cd值在不同雷诺数下会发生剧烈变化,这种现象叫"阻力危机",在教科书里也有提到。实际的CFD分析中也能观察到这个现象,所以建议你自己试着模拟一下看看。
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