標籤:氣流阻力空氣力學阻礙力

空氣阻力,指空氣對運動物體的阻礙力,是運動物體受到空氣的彈力而產生的。汽車、船舶、鐵路機車等在運行時,由於前面的空氣被壓縮,兩側表面與空氣的摩擦,以及尾部後面的空間成為部分真空,這些作用所引起的阻力。在逆風運行時,還要把風力附加在內。在現實生活中,自由落體也受空氣阻力的影響,其速度,接觸面積,空氣密度等都會影響空氣阻力的大小。

1空氣阻力

(英文為 air resistance)是汽車在空氣介質中行駛,汽車相對於空氣運動時空氣作用力在行駛方向形成的分力,空氣阻力與汽車速度的平方成正比,車速越快阻力越大。如果空氣阻力占汽車行駛阻力的比率很大,則會增加汽車燃油消耗量或嚴重影響汽車的動力性能。
空氣阻力

  空氣阻力

在一級方程式賽車界中有這麼一句話:「誰控制好空氣,誰就能贏得比賽!」。追求最佳的空氣動力是現代一級方程式賽車中最重要的部分之一。在時速達300km以上的賽車世界中,空氣在很大程度上決定了賽車的速度。空氣動力中,要考慮的要素簡而言之有兩點。1:減少空氣阻力(drag);2:增加把賽車下壓的下壓力(downforce)。空氣阻力越小賽車的速度越能越快,下壓力越大賽車在彎道時的速度就越快。空氣動力學簡單說就是如何取決在某些時候這兩個完全相反的力的最佳平衡。實際操作時要與環境因素造成的氣流量的壓強掛鉤。 否則你將區別不出什麼是空氣動力和空氣阻力。
摩擦阻力
指空氣粘度在車身表面產生的切向力在行駛方向的分力;該力僅占空氣阻力總額的9%,在航空和航天中其作為重點考慮對象,在地面一般車輛中可予以忽略。
降落傘是利用空氣阻力,依靠相對於空氣運動充氣展開的可展式氣動力減速器,使人或物從空中安全降落到地面的一種航空工具。主要由柔性織物製成。是空降兵作戰和訓練、航空航天人員的救生和訓練、跳傘運動員進行訓練、比賽和表演,空投物資、回收飛行器的設備器材。
在空中運動的物體,受到空氣的阻力,在空氣中如果速度低於2.5 M(馬赫),基本上認為其阻力f與阻力係數k傘的面積S速度成正比 (f=ksv),這時k一般可取為2.937。當其在空氣中如果速度高於2.5 M(馬赫),由於空氣的摩擦, 開始出現氣動加熱現象。其空氣阻力可視為f=(1/2)CρSV^2

2汽車方面

計算
根據空氣阻力的公式:F=(1/2)CρSV^2 計算。
式中:C為空氣阻力係數;ρ為空氣密度;S物體迎風面積;V為物體與空氣的相對運動速度。由上式可知,正常情況下空氣阻力的大小與空氣阻力係數及迎風面積成正比,與速度平方成正比。在空氣中如果速度達到2 M(馬赫) 附近, 由於空氣的摩擦, 開始出現氣動加熱現象。
減少方法
汽車加裝尾翼法
它的主要作用是可以有效地減少轎車在高速行駛時的空氣阻力和節省燃料。汽車在行駛過程中阻力可分為縱向、側向和垂直上升3個方面的作用
尾翼

  尾翼

力。根據測試,當一輛車以80公里/小時前進時,有60%的耗油是用來克服縱向風阻的。為了有效地減少並克服汽車高速行駛時空氣阻力的影響,人們設計使用了汽車尾翼,其作用就是使空氣對汽車產生第四種作用力,即對地面的附著力,它能抵消一部分升力,控制汽車上浮,減小風阻影響,使汽車能緊貼著道路行駛,從而提高行駛的穩定性。汽車尾翼形狀尺寸是經過設計師精確計算而確定的,不宜過大也不宜過小,不然反而會增加轎車的行車阻力或起不到應有的作用。
新型塗料法
美國芝加哥市一家化學公司研製成一種可減少空氣阻力的新型塗料。這種塗料塗在物體表面,會在被塗復物表面上形成緻密的塗膜,在顯微鏡下觀看,塗膜的排列象流線形的魚鱗狀。把這種塗料塗刷在飛機、汽車、火車或其他交通工具上,可以減少行駛時的空氣阻力,降低燃料消耗。研究表明,非常光滑的表面在氣流和水流中並不是最佳選擇。像鯊魚那樣有細微顆粒的皮膚實際上更有利於在水中滑行。同樣,這樣的皮膚應該比光滑的皮膚更符合空氣動力學原理。研究人員希望將來在汽車、輪船和飛機上塗上這樣「粗糙」的表層,減少阻力,節省燃料。
新型噴射系統
空氣阻力
法國雷諾在第76屆日內瓦車展(76th International Geneva Motor Show)上發表了概念車「Altic」。該車配備了可減少空氣阻力的「Synthetic Jet」系統。該技術的專利由法國雷諾擁有,能夠調整高速行駛時從車頂脫離后在車輛後方形成亂流的氣流。該系統在車頂後端設計有寬2mm的縫隙,從車頂流入縫隙的空氣遇到嵌裝在縫隙內的振動膜時就會被間歇性噴射出去。這樣便可防止氣流脫離車頂、減小在車輛後方產生的亂流,從而達到減小空阻力的目的。在車速達到130km/h時,噴射系統耗電10W可減少15%的空氣阻力。

3應用

減速傘
減速傘也叫阻力傘,是用來減小飛機著陸時滑跑速度的傘狀工具。通常由主傘、引導傘和傘袋等組成,裝在飛機尾部的傘艙內。飛機著陸滑跑中,由飛行員操縱打開傘艙門,引導傘首先張開,將傘袋拉出,打開主傘,傘衣被拉出張開后可增大空氣阻力,向後拖拽飛機,使之減速,縮短滑跑距離。
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