新浪汽车节能车参赛进度 车壳设计
新浪汽车讯:在车身整体基本完成之后,新浪汽车节能车的外壳同时完成了设计工作。本次大赛要求节能车的平均时速不能低于25km/h,因此空气阻力在这个速度区间内的作用非常明显,一个能有效降低气动阻力又不增加太多额外重量的车壳就显得至关重要。
总结往年其他参赛队伍的经验,车壳一般采用纤维材料的夹层结构。这样做的好处首先是便于加工成型,气动外形一般是由复杂的曲线组成,一般的板材和其他材料显然难以成型并保持外形准确,因此通过铺设涂胶成型的纤维材料的优势明显。第二,纤维材料带夹层的薄壳体重量非常轻,在保证外壳强度的前提下增加的额外重量很少,毕竟节能比赛中减重都是以克为单位进行了。
简单的空气阻力的计算公式为:F=(1/2)CρSV^2,其中C为空气阻力系数;ρ为空气密度;S物体迎风面积;V为物体与空气的相对运动速度,在比赛中显然我们能改变的只有迎风面积。设计中充分考虑到减少迎风面积,将主体空腔部分做到仅能容纳车架和乘员。外扩部分因为需要包裹车轮,将车轮转动产生的扰流控制在车腔内以免对车体外部的流动造成干扰。同样是出于降低迎风面积的考虑,车轮部分的壳体尽量依附车轮的形状,所以你会看到车壳上的三个凸起,这也是这次车壳设计上的最大特征。
除了迎风面积,流体分离产生的负压也是空气阻力的大头,所以修长的车身必不可少,尽量让空气在车两表面平滑的流动,避免任何产生流动分离的部位。
综上所述,最终我们的车壳在各种因素的诱导下诞生了,它是在考虑容纳整个机械结构、乘员并保证最小迎风面积,最佳空气流动等诸多因素后的产物,令人感到高兴的是,在保证工程学需求的同时它还有一个非常优美的造型。
车辆外壳的设计采用autoCAD曲线绘制,通过绘制横切面后连成一个实体,这个过程有些像很多航模的设计过程。最后将所有切面置于一个三位空间并实体化后就形成了外壳的立体形态。