空气动力学和车辆动力学

2025-03-24 13:20:08· 来源：机械工业出版社出版作者：李杰教授领衔翻译

吉林大学汽车仿真与控制国家重点实验室组译，李杰教授领衔翻译，郭孔辉院士为手册作序。本文摘编自《车辆系统动力学手册第2卷，整车动力学》，机械工业出版社出版

16.1 引言

空气动力学和车辆动力学之间的联系，已经得到了特别的关注。在现代研发过程中，这种关注日益重要。当车辆处于研发阶段时，要求两种技术领域的知识。本章的目的，是提供理解这些联系的基础。

首先，将解释空气动力如何产生及其如何相互作用。也将说明空气动力如何依赖于车辆基本形状的设计，尤其是后部形状。假设升力和阻力之间的关系起着中心作用，将阐明在空气动力研发的目标之间产生什么类型的矛盾。

此外，将说明空气动力和空气动力矩如何影响车辆的行为。这方面的一个中心议题是升力的影响，而另一个是车辆对侧风的响应。侧风行为的研究，尤其需要综合考虑驾驶员－车辆系统的空气动力特性和底盘特性。最后，也将讨论非稳态流动条件下空气动力对车辆的影响。

本章故意回避了有关优化车辆形状采取的措施，例如减少阻力，其目的是解决空气动力学的影响及其与车辆动力学的联系。

16.2 空气动力和力矩的定义

围绕车辆的空气流动导致了合力和合力矩，其可分解为车辆坐标系中的三个力和力矩，如图16. 1所示。选择轴距中心的位置作为参考点，升力FL和俯仰力矩MY、侧向力Fs和横摆力矩Mz 都可以被作用在地面上车轮的力代替。通过使用这些定义，可以考虑前轴和后轴的空气动力，代替力通过下述关系给出：

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