流體力學主要是研究物體在流動狀態下的受力情況。近年來由於流體力學和數理分析的融合，流體工程得到了快速地發展，同時也推動了多個行業的發展。在汽車製造領域，藉助流體力學可以最佳化車身的設計，降低車身的空氣阻力，提高燃油的經濟性。

一、藉助流體力學分析汽車的空氣阻力

汽車在行駛過程中，會受到空氣的阻力，空氣阻力和汽車行駛的方向相反，由於阻力的存在，影響汽車行駛時的燃油消耗。

空氣阻力分為摩擦阻力和壓力阻力兩種，其中壓力是空氣阻力的主要組成部分，通常所佔的比例可以達到90%以上，對汽車的行駛產生影響。空氣具有流動性，並且空氣有粘性，粘性物質在發生流動時，層和層之間會發生作用。汽車行駛時，空氣和車身接觸在車身表面會有切向力產生，這種情況產生了摩擦阻力，摩擦阻力是汽車在行駛時產生的分力；車身的表面存在法向壓力，這些合力形成了壓力阻力。阻力可以分為多種形式，如形狀、干擾、內迴圈和誘導等，在所有的阻力中，形狀阻力起到了最主要的作用，因此這也是構成壓力阻力的主要內容。形狀阻力和車身的形狀有關，汽車的空氣阻力主要和車身的形狀有關；干擾阻力與車身的表面凸起形狀有關。內迴圈阻力是車體內部空氣流動時產生的阻力，誘導阻力是由於空氣在車頂和車底的流動速度差產生的。

空氣阻力可以直接影響到汽車的油耗，因此為了降低汽車的油耗就要儘可能降低汽車在行駛時的空氣阻力，油耗的降低可以降低有害物的排放，汽車的行駛成本也可以降低。空氣阻力和阻力系數有著直接的關係。在當前的汽車設計中，計算空氣阻力通常採用流體模擬的方式，依據動力學，建立流體物理模型，分析流體運動時的阻力情況。當前，由於計算機技術的發展，可以藉助軟體完成相關的分析。

二、藉助流體力學分析汽車的表面壓力

汽車在行駛中，車身前方的氣流要和車身發生作用，由於氣流產生的阻力，汽車的行駛速度會降低，由於氣流會產生壓力作用，車頭部位會有正壓區存在。正壓區的氣流可以分成兩部分，一部分氣流會順著發動機罩和前擋風玻璃向後方流走；而另一部分氣流會經過車身的下部流向車尾。

由於分析汽車外形的氣流變化過程非常複雜，因此可以藉助計算流體力學，這門學科藉助計算機的數值分析完成流體力學的相關分析和科學。在專用軟體的支援下，汽車的氣動分析可以直觀化。軟體透過對車身流體的計算，可以精確地顯示出車身外部的氣流分佈，汽車表面的壓力可以資料化。

三、藉助流體力學分析汽車的氣動升力

汽車行駛中的氣動升力和飛機近似。由於汽車在行駛中和地面直接接觸，地面效應會直接影響到氣動升力。氣動升力可以分為壓差升力與粘性升力兩種不同的型別。壓差升力是氣動升力中的主要組成部分，與汽車車身的表面曲率變化有關，上下表面由於壓力差因此產生升力。此外，汽車在行駛時，底部與地面會產生氣流通道，汽車的底部因此產生負升力。

汽車的氣動升力和車速有著直接的關係，並且會影響到汽車的穩定性和經濟性。由於存在氣動升力，汽車輪胎對於地面的摩擦力降低，汽車的動力和制動因此受到了影響；輪胎的側向摩擦力會降低，操縱的穩定性因此受到了影響。

汽車在高速行駛的狀態下，氣動力會直接影響到汽車的效能。由於行駛速度的增加，汽車受到的阻力會隨氣動升力的影響發生變化，特別是汽車在高速狀態下，氣動升力的影響更為直接，會直接影響到行車安全。

在汽車設計中，流體力學中的受力分析主要針對於空氣。車身的氣流變化會依據流體質量守恆。流體力學的計算基礎，是透過控制方程完成車身四周的流場變化分析。對於氣動阻力和氣動升力理論分析藉助伯努利流體方程，理論分析中要結合實際分析雷諾數的影響和流態的直接作用，對於氣流的實際計算也要依據透過氣動力學建立的流體模型。

四、藉助流體力學分析汽車的氣動側力

汽車在高速行駛時，會存在氣動側力的影響。理想條件下，氣流和汽車的縱向平行時，氣動側向力不會產生。但實際的情況是，汽車在行駛中氣流難以和汽車的縱向保持平行。如果氣流和汽車有橫向偏角存在時，汽車有氣動側向力存在。引發側向力主要是由於側向氣流的作用，在汽車的行駛中，側向氣流的狀況比較複雜，如陣風、超車等，都會產生側向氣流。

氣動側力對於汽車的影響是多方面的，汽車由於側向風的作用，車身的側面會存在強烈的氣流。由於氣流的作用影響到車身的渦流狀態，如果氣流區面積的增大，車身在正前方受到的阻力會增大，汽車在直線行駛中容易發生偏移，產生安全隱患，所以汽車設計中要考慮到氣動側力的影響。行駛中的汽車還會受到側向風的影響，透過計算流體動力學可以分析側向風的狀態，可以獲取瞬態發生的變化，有助於深層次的研究行駛中氣動性。

五、結語

在當前的汽車車身設計中，由於發動機效能的提升，汽車的設計速度也在提升。而汽車的空氣阻力會直接影響到燃油經濟性。藉助流體力學可以有效分析出汽車在行駛中的受力情況。由於計算機技術的發展，藉助相關的軟體可以完成流體分析，透過分析有助於提升汽車設計的效果。

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