在《賽車空氣動力學》這個系列中，我們放棄那些複雜的公式，只來簡要說一些和賽車有關的空氣動力學原理，以及在車輛設計、調校中對空氣動力學的實際應用。

懸掛等部件產生的機械作用力主要在低速行駛中起作用。整車外形產生的空氣作用力主要在高速行駛中起作用。

在一條高低速彎兼備的賽道上，車隊通常會通過懸掛和尾翼等部件分別設定車輛在低速彎和高速彎中的操控特性。想要贏得更好的成績，真的應該瞭解一些賽車的空氣動力學特性。

在車輛的空氣動力學應用中，主要是要考慮：通過流線外形減小風阻係數、儘量減小正面迎風面積、引導並利用氣流。常用的設計方法是：流體仿真模擬、油泥模型風洞測試、實際賽道測試等。

Author/蟹爪朝天

我們今天來說說，關於空氣本身的特性。

空氣密度

從應用的角度來說，溼度等因素導致的空氣密度變化不需要考慮了。

除非是在SPA、紐博格林那種氣候複雜多變的賽道。只簡單考慮溫度導致的空氣密度變化即可。

在開放的空間中，比如對於車身外形來說，氣溫越高其密度越小，壓強也就越小。

應用到賽車上，在後車緊跟前車但並沒有進入其亂流區時：前車後部被前車加熱了的熱空氣會使後車的各種空氣動力學部件的效率減弱。比如前翼、尾翼等。

此時後車的空氣下壓力作用較弱，可能不足以在彎中穩定住車身或導致一些意外的操控特性的變化。

空氣縱向受力時

空氣並不是一個整體，也不是分散開的絕對獨立的粒子。在考慮空氣的問題時，我們可以根據需要把空氣分爲若干層或小氣團。

如圖，在兩團空氣受到縱向力互相擠壓的時候，其整體體現出的是：隨着擠壓力的增加，其內部向外抵抗這種擠壓力的能力也在增加。

簡單來說體現在賽車上就是車速越快，車頭前方的空氣被擠壓的就越嚴重，此時車頭處正對的空氣阻力也就越大。

空氣切向受力時

如圖，在兩團空氣受到切向力互相錯開時，其整體體現出的是：雖然最終兩個氣團會相互分離，但其接觸面上還是有一些"粘性"來抵抗這種分離的。

這是由於氣體內部的摩擦阻力導致的，並受氣體密度影響。簡單來說體現在賽車上就是車身表面的不平整會增加阻力。

邊界層

在車身表面很薄的一小層空氣，叫做邊界層，或者更形象的可以說是表面層。

其厚度通常可以以ｍｍ計算。在邊界層中，氣體體現出的就是這種"粘性"。

在遠離車身表面的外部，氣體體現出的是沒有（或幾乎沒有）這種"粘性"的更自由的流動形式。

分離層

如圖，在邊界層中，有時會由於外層氣體流速較快，內層氣體"粘性"較大，導致出內外相鄰的小氣團速度不一致的情況。

這種速度差就導致了局部的小亂流，Turbulent。

小亂流會導致出更大的流速差，進而出現更大的亂流。

於是就會在體現出空氣摩擦阻力的邊界層和體現出自由流動的外部自由流體之間，產生出空氣團的另一個分層：分離層，Separation。

其中主要是亂流。

氣流流過固體表面，剛剛出現微小亂流的位置叫做：轉逆點，TransitionPoint。

轉逆點之前的氣流基本上是平順的，轉逆點之後的氣流大體上是不平順的。

對於整車或反光鏡等一個單獨的突出物來說，轉逆點的相對位置越靠後，整車或這個部件的風阻就越小。

圖爲兩種角度的車尾造型所產生出的分離層（亂流）對比。產生亂流越嚴重的造型，後玻璃附近造型所導致的風阻就越大。

壓強、流速

對於固體的兩側來說，其運動速度的相同的。

外形導致的氣體流速更快的一側，氣體壓強就更小。

外形導致的氣體流速更慢的一側，氣體壓強就更大。也就是說會有一個由於固體兩側壓強差引發的力，從氣體流速慢的一側將固體向氣體流速快的一側推。

圖中箭頭爲各個切面上的作用力矢量。

將所有矢量相加後，可以簡化爲一個向上的力。

這種關係，主要體現在遠離車身表面的自由流動層中。

比如引擎蓋、前玻璃、尾翼等。底盤和地面之間的部分，也在一定程度上適用這種關係。

一些車型並不十分平坦的底盤設計就是在利用這個原理調整整車前後的空氣下壓力分佈。

對於在密閉管道中的持續穩定氣流來說，流速越快的地方，氣體壓強越低。

圖中左側較粗部位的氣流速度低於右側較細部位的氣流速度。在進排氣管路中，氣體的這個特性常被用來提高進排氣效率。

從宏觀上講，由於局部空間和壓強流速的關係，在車身外形的設計中，相對平緩的曲線可以帶來更小的內外側氣團流速差，也就可以讓轉逆點更靠後方，並帶來更小的亂流和分離層尺度。

因此，類似蘭博基尼車型頂部的平緩坡面，是爲整車帶來低風阻的重要原因。

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