地面車輛表面空氣吹拂系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及地面車輛運(yùn)動(dòng)時(shí)空氣阻力的降低。
【背景技術(shù)】
[0002]地面上運(yùn)動(dòng)的各種車輛都會(huì)受到車輪摩擦力和空氣阻力的影響。由于空氣阻力的大小與車輛行駛速度的平方成正比，因而在高速行駛時(shí)，車輛需要消耗更多的能量來克服空氣阻力。特別是，對(duì)于跑車和賽車，為了克服遠(yuǎn)大于車輪摩擦力的空氣阻力，往往需要配備大功率的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)或驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。
[0003]汽車在高速行駛時(shí)受到的空氣阻力主要是壓力阻力，包括迎面阻力和壓差阻力。迎面阻力是空氣迎頭撞上車頭而產(chǎn)生的阻力。一般通過把車頭及前部車體設(shè)計(jì)成流線型結(jié)構(gòu)來降低迎面阻力。在車輛運(yùn)行工況允許的條件下，一些常規(guī)汽車或混合動(dòng)力車型，通過臨時(shí)關(guān)閉位于車頭前部的散熱器進(jìn)風(fēng)口，來降低作用在發(fā)動(dòng)機(jī)表面上的迎面阻力；另一些電動(dòng)汽車車型，甚至取消了位于車頭前部的進(jìn)風(fēng)口。
[0004]壓差阻力是由車尾的結(jié)構(gòu)形狀突變引起的，層流的空氣氣流在車尾變成湍流，形成一個(gè)壓力低于周圍環(huán)境大氣壓的負(fù)壓區(qū)。車尾負(fù)壓和車頭正壓之間的壓差形成一個(gè)與車輛行駛方向相反的力，即壓差阻力。通過改善車尾的結(jié)構(gòu)造型，可以減小壓差阻力。
[0005]在設(shè)計(jì)車輛外形時(shí)，如運(yùn)動(dòng)跑車及方程式賽車，通過優(yōu)化車頭、車體和車尾的空氣動(dòng)力學(xué)特性，可以獲得較小的阻力系數(shù)，從而降低空氣阻力。
[0006]另一種改變空氣動(dòng)力學(xué)特性的應(yīng)用是空氣氣簾。在一些商場(chǎng)或其它公共場(chǎng)所，門口安裝的空氣氣簾噴出具有一定壓力(速度)和流量的氣流，不但可以隔絕室內(nèi)和室外不同溫度的空氣，而且便于人員或車輛進(jìn)出。冬季，空氣氣簾可以把供暖設(shè)備產(chǎn)生的熱空氣封閉在室內(nèi)，同時(shí)把室外的冷空氣擋在門外；夏季，空氣氣簾可以把空調(diào)系統(tǒng)產(chǎn)生的冷空氣封閉在室內(nèi)，同時(shí)把室外的熱空氣擋在門外。此外，空氣氣簾還能夠屏蔽室外一定強(qiáng)度的自然風(fēng)。
[0007]車輛造型的流線型設(shè)計(jì)與空氣氣簾的屏蔽功能之間的共同之處在于，通過改變空氣氣流的流動(dòng)方向，可以降低運(yùn)動(dòng)風(fēng)力或自然風(fēng)力對(duì)某個(gè)區(qū)域的不利影響。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明設(shè)計(jì)一種地面車輛表面空氣吹拂系統(tǒng)，主要由進(jìn)氣口，空氣增壓器，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)，高壓空氣導(dǎo)管，排氣氣刀，電源控制器構(gòu)成(見圖1A)。其中，空氣增壓器可以是離心式，或軸流式，或復(fù)合式；也可以具有一級(jí)，兩級(jí)，或多級(jí)增壓結(jié)構(gòu)。
[0009]在車輛行駛時(shí)，驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)，帶動(dòng)空氣增壓器工作。車頭前面的部分空氣通過進(jìn)氣口被吸入空氣增壓器，經(jīng)過壓縮或增壓之后，產(chǎn)生的高壓空氣通過高壓空氣導(dǎo)管進(jìn)入排氣氣刀，最后從排氣氣刀的排氣口(孔)噴出，吹拂車頭上表面(或正面)和車頭兩側(cè)面(見圖1B)。
[0010]通過合理分布排氣氣刀的位置，及設(shè)定適當(dāng)?shù)臍獾杜艢饪?孔)的噴氣方向，噴出的高壓空氣氣流可以在車頭上表面和車頭兩側(cè)面形成一層保護(hù)氣簾。這層氣簾不但可以屏蔽車頭前方和車頭兩側(cè)運(yùn)動(dòng)風(fēng)力(即車輛運(yùn)動(dòng)造成的迎面空氣氣流)對(duì)車頭表面的沖擊(撞擊)，而且可以改變車頭上表面和車頭兩側(cè)面的邊界層空氣流動(dòng)的速度和方向，進(jìn)而影響車頭表面的壓力分布，以達(dá)到降低車頭空氣阻力的目的。
[0011]另一方面，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)進(jìn)氣口的結(jié)構(gòu)(見圖3B)，可以利用車輛運(yùn)動(dòng)引起的車頭空氣壓力增強(qiáng)效應(yīng)(即運(yùn)動(dòng)風(fēng)力)，再經(jīng)過渦輪(或其它方式)增壓，以便達(dá)到所需的氣刀排氣口(孔)壓力。如果通過進(jìn)一步提高驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，增加吸入空氣增壓器的空氣流量，可以在進(jìn)氣口處形成一個(gè)相對(duì)的負(fù)壓區(qū)，從而降低作用在進(jìn)氣口上的阻力；在特別情況下，甚至可以在進(jìn)氣口處產(chǎn)生一個(gè)向前拉的吸引力，而不是通常的向后推的空氣阻力。
[0012]為了更好地利用高壓空氣氣流的吹拂效應(yīng)，應(yīng)該對(duì)具體車輛的車頭結(jié)構(gòu)形狀進(jìn)行優(yōu)化改進(jìn)；同時(shí)，根據(jù)車輛行駛的速度高低，通過調(diào)節(jié)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，可以改變空氣增壓器產(chǎn)生的高壓空氣氣流的壓力和流量，以便在車頭上表面和車頭兩側(cè)面形成合適的保護(hù)氣簾(屏蔽層)；從而，最大限度地減小作用在車頭和車體上的空氣阻力。
[0013]對(duì)于拖掛卡車，其拖車車體或集裝箱一般比較長(zhǎng)(見圖4A)。在正常風(fēng)力天氣的情況下，通過在拖車車體兩側(cè)前部邊緣噴氣的方式，可以噴出水平向后方向的高壓空氣氣流，影響其表面的壓力分布，進(jìn)而減小作用在拖車車體兩側(cè)表面上的空氣阻力。
[0014]在大風(fēng)天氣的情況下，大側(cè)風(fēng)可能會(huì)影響車輛行駛的穩(wěn)定性，甚至引發(fā)翻車事故。為了降低大側(cè)風(fēng)對(duì)拖車行駛安全性的不利影響，通過切換拖車車體表面氣刀的位置，從拖車車體底部邊緣噴出斜向(向后，向上，向外一定角度)的高壓空氣氣流。從而，改變大側(cè)風(fēng)氣流在拖車車體迎風(fēng)側(cè)面上的流動(dòng)速度和方向，減小作用在拖車車體迎風(fēng)側(cè)面上的橫向推力，提高拖車行駛的穩(wěn)定性和安全性。
【附圖說明】
[0015]圖1A是轎車表面空氣吹拂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:1-空氣增壓器；2_驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3_電源控制器；4_高壓空氣導(dǎo)管；5_被吸入的車頭空氣；6_車頭噴出的高壓空氣；7_車輛行駛方向；8_車頂空氣氣流；9_車體兩側(cè)空氣氣流；10_車底空氣氣流。
[0017]圖1B是轎車表面空氣吹拂系統(tǒng)的進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖中:1-進(jìn)氣口 ；2_排氣氣刀；3_車頭上表面高壓空氣氣流；4-車頭兩側(cè)表面高壓空氣氣流。
[0019]圖2A是吉普車和兩廂車表面空氣吹拂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0020]圖中:1_空氣增壓器；2_驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3_電源控制器；4_高壓空氣導(dǎo)管；5_被吸入的車頭空氣；6_車頭噴出的高壓空氣；7_風(fēng)擋噴出的高壓空氣；8_車輛行駛方向；9-車頂空氣氣流；10_車體兩側(cè)空氣氣流；11_車底空氣氣流。
[0021]圖2B是吉普車和兩廂車表面空氣吹拂系統(tǒng)的進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖中:1-進(jìn)氣口 ；2_排氣氣刀；3_車頭上表面高壓空氣氣流；4_車頭兩側(cè)表面高壓空氣氣流；5_風(fēng)擋表面高壓空氣氣流。
[0023]圖3A是卡車和商用車表面空氣吹拂系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖中:1_空氣增壓器；2_驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)；3_電源控制器；4_高壓空氣導(dǎo)管；5_被吸入的車頭空氣；6_車頭噴出的高壓空氣；7_風(fēng)擋噴出的高壓空氣；8_車輛行駛方向；9-車頂空氣氣流；10_車體兩側(cè)空氣氣流；11_車底空氣氣流。
[0025]圖3B是卡車和商用車表面空氣吹拂系統(tǒng)的進(jìn)排氣結(jié)構(gòu)示意圖。
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