賽車的制造過(guò)程中如何進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)？

賽車的制造過(guò)程中進(jìn)行空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)主要考慮以下方面。

首先是減小風(fēng)阻系數(shù)，可通過(guò)流線外形和盡量減小正面迎風(fēng)面積來(lái)實(shí)現(xiàn)。常用設(shè)計(jì)方法有流體仿真模擬、油泥模型風(fēng)洞測(cè)試和實(shí)際賽道測(cè)試。

在空氣特性方面，要考慮溫度導(dǎo)致的空氣密度變化。比如前車加熱的空氣會(huì)使后車空氣動(dòng)力學(xué)部件效率減弱?？諝獠皇钦w或絕對(duì)獨(dú)立粒子，可分層或分氣團(tuán)考慮?？v向受力時(shí)，車速越快車頭阻力越大；切向受力時(shí)，車身表面不平整會(huì)增加阻力。邊界層也很關(guān)鍵，它是車身表面很薄的一層空氣，有“粘性”。轉(zhuǎn)逆點(diǎn)越靠后，風(fēng)阻越小。分離層主要是亂流，會(huì)增加風(fēng)阻。壓強(qiáng)和流速方面，外形導(dǎo)致氣體流速不同，會(huì)產(chǎn)生壓強(qiáng)差，從而產(chǎn)生力。類似蘭博基尼車型頂部的平緩坡面能帶來(lái)低風(fēng)阻。

不同賽車有獨(dú)特的空氣動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)。梅賽德斯 W13 采用長(zhǎng)軸距、窄側(cè)箱設(shè)計(jì)，有保持氣流沖刷、創(chuàng)造寬側(cè)部氣流通道等優(yōu)勢(shì)，還包括復(fù)雜的側(cè)箱形狀、二次加速氣流等細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)。

F1 賽車中，前翼設(shè)計(jì)至關(guān)重要，要引導(dǎo)氣流避免亂作一團(tuán)，通過(guò)增加翼尖端板等方式。前翼攻角大會(huì)增加下壓力，但超過(guò)一定幅度會(huì)導(dǎo)致氣流分離。后翼受前部部件影響，外形需優(yōu)化以產(chǎn)生既定下壓力，還裝有可調(diào)節(jié)襟翼 DRS 便于超車。

底板和擴(kuò)散器是下壓力的主要來(lái)源，2022 年新規(guī)后底板作用更突出。邊界層效應(yīng)對(duì) F1 賽車影響不可忽略，會(huì)產(chǎn)生壁面剪切力、排擠高速氣流、導(dǎo)致邊界層分離等?？赏ㄟ^(guò)表面細(xì)化等措施減小影響，如紅牛車隊(duì)用啞光漆、法拉利車隊(duì)用 S-Duct 管等。