[第1课]
流线型与气动阻力系数
主题:首先简明介绍汽车外观色彩造型和形体美学造型造型,然后将重点集中于汽车气动造型及流线型的形体美学和空气动力学特征。通过实验图片和动画,讲解气动阻力系数与物体外观形状的紧密关系。初步介绍涡流与压差阻力的关系,解释了企鹅的阻力系数比水滴还小的原因。引用美国亚利桑那州立大学和马里兰大学研究人员在超级计算机上模拟高尔夫球飞行时边界层流态的动画,说明表面不光滑的非流线型物体的气动阻力,为什么会比光滑表面的小的空气动力学原理。
[第3课]
如何降低汽车气动阻力
主题:首先着重讲解降低汽车气动阻力的意义,定量地说明了减小汽车气动阻力系数与降低耗油量之间的关系。根据德国的研究报告,分析比较通过减小气动阻力系数、降低车重或采用Start-Stop系统等三种技术措施来降低耗油量的优点和不足。引用成功的设计案例,强调了仿生学在汽车流线形设计中的基础性参考价值。列举了减小轿车车身气动阻力的17个敏感的关键部位,重点分析讨论了车身前部、尾部、外表面、轮室和鲨鱼鳍天线扰流器的仔细设计,对于减小汽车气动阻力的显著贡献。
[第4课]
汽车气动升力形成机理
主题:利用视频和动画,特别是美国麻省理工学院的机翼风洞试验视频,简明介绍了飞机机翼产生巨大气动升力的空气动力学原理,并根据轿车上下表面轮廓与机翼的相似性,讲解了轿车气动升力的生成机理。利用压强系数,分析了轿车前部、上部、下部和后部表面的压力分布特点;根据轮胎印迹尺度的显著变化,展示了气动升力的存在及其对车轮道路附着性的负面影响,通过视频讲解了轿车丧失路面附着性后面临的行驶安全性风险,同时指出F1赛车卓越的弯道行驶性能,得益于其功能强大的空气动力学套件。
[第5课]
如何降低汽车气动升力
主题:首先指出了汽车气动升力的危害以及降低汽车气动升力的意义,利用直观的图片、动画或视频,讲解了降低汽车气动升力的技术措施,例如车身应尽可能扁平,底部表面应尽可能平顺,底部导流板等,重点讲解了低气动升力车身的造型特征:前部驻点要低,后部上方要高。利用实验曲线,说明了气动升力系数与车身各个局部造型特征的关系。引用德国慕尼黑工业大学等研究机构的教学课件和研究成果,讲解了下颚扰流器、气坝、侧裙、车尾扰流器、尾翼和气流扩散器减小气动升力、产生气动下压力以及同时还会降低气动阻力的空气动力学原理。