汽车ET7的空气阻力系数如何达到0.208

2021-10-13 17:08 来源:电子说

9月24日,ET7公布了气动风洞试验结果,实现了0.208的超低风阻系数,这也让ET7成为全球量产车型中风阻性能最好的车型之一。

很多朋友在留言区提出了风阻系数和气动设计的问题。似乎每个人都对这个知识感兴趣。那么风阻系数到底是多少呢?为什么风阻系数对电动车如此重要?这次,我们邀请到了蔚来汽车工程性能集成部的江波为大家介绍风阻背后的秘密。

大家好,我是整车工程性能集成部的江波。

阻力系数这个概念相信大家都很熟悉,它在汽车行业的曝光频率也很高。但事实上,它不仅在汽车行业非常重要,在许多其他领域也非常重要。今天再来了解一下,看看为什么这么热。

风阻系数是多少?

风阻系数是一个常见的名称,它的确切名称是空气阻力系数。以汽车行业为例,车辆在行驶过程中会受到空气的作用,我们称之为气动力。气动力可以分解为三个分量,即阻力、升力和侧向力.

一般理解,汽车向前行驶时,空气总是阻挡并向前拖动(空气阻力);根据不同的形状,也可以将其抬起(气举式提升);也可以将汽车推向侧面(空气侧力)。

根据公式我们可以看到,空气阻力d与和汽车外形设计密切相关的空气阻力系数Cd、汽车正面投影面积A(位于足够远的地方,理论上可以在无穷远处看到或者用相机拍摄)、气流速度的平方v、空气密度成正比。

简单理解,在外部环境因素相同(车速、空气密度)的情况下,较低的风阻系数和较小的前投影面积会使行驶中的空气阻力变小,汽车的性能会更好。比如虽然都是轿车,但传统汽车的空气阻力远远大于流线型的ET7。

前投影面积由车身尺寸和形状决定,其大小直接影响车内乘坐空间。投影面积越大,车内空间就会越大,车辆的抗风性能也会变差。因此,在车辆设计开发过程中,需要在乘坐空间的舒适性和抗风性能之间取得平衡,在保证车内空间的前提下,尽量降低风阻系数和能耗。

空气阻力系数在哪些领域和行业至关重要?

空气阻力系数广泛存在于各个行业,尤其是与交通运输相关的行业,如航空航天、汽车、高铁等。他们需要优化形状,降低空气阻力系数,从而大大降低行驶过程中的空气阻力和能耗。

此外,追求速度的运动,如自行车、跳台滑雪等,也非常重视空气阻力系数。他们需要用风洞来模拟滑行。通过控制自己的身体,调整自己的姿态,可以实时观察风速、升力、阻力等相关数据,探索掌握最佳飞行姿态,为科学训练打下良好基础。

为什么汽车行业如此重视空气阻力系数?

对于燃油车来说,中高速行驶时,空气阻力对油耗的“贡献”是巨大的。据研究计算,在目前平均水平下,汽车风阻降低10%,NEDC综合工况下节油率可达1.5%,而单车成本仅增加100元。相比于同等节油率下其他节油措施成本增加几十万元,降低风阻可谓极具性价比。

对于纯电动汽车,降低风阻可以显著提高续航里程。以续航里程700公里的纯电动轿车为例,汽车风阻每降低10%,NEDC综合工况续航里程可提升3%左右,其他配置和成本不变。在高速和恒速(120kph)下,续航里程增加了8%左右,功耗显著降低。

空气阻力系数是如何测量的?

相信大家在之前的推文中都知道,ET7的空气阻力测试是在风洞中完成的。简单来说,风洞是一种以人工方式产生和控制气流,模拟飞机、汽车或实体周围的气流,可以测量空气对实体的影响,观察物理现象的管道式试验设备。它是最常用和最有效的空气动力学测试工具之一。

风洞试验是在气动-声学风洞中进行气动测量、声学测量、流场信息和表面压力测量等汽车气动试验。在气动测量中,空气阻力系数Cd和空气升力系数Cl(包括前轴升力系数Clf和后轮轴升力系数Clr)的测量是一项重要的测试项目。它们对汽车的能耗和高速行驶稳定性有很大的影响。

最熟悉的风洞试验项目应该是“流量显示试验”。主要是通过烟流的方式直观地观察气流状态。烟流轮廓清晰,沿车身表面流动,说明阻力较小。当空气与车身分离时,烟雾突然消散,气流变成湍流,意味着空气阻力增加。

ET7 0.208的空气阻力系数是如何实现的?

电动车其实在抗风性能上有天然的优势。因为没有发动机,散热需求大大降低,所以前保险杠的开口往往更小。此外,扁平电池组设置在车身底部,也可以有效降低空气阻力。

平底盘。

为了在ET7上实现更好的低风阻性能,空气动力学团队在产品定义和早期造型选择阶段就深度参与了造型设计。如上所述,空气阻力系数Cd和整车前投影面积A都是影响空气阻力的决定性因素。因此,在设计中应通过造型优化降低空气阻力系数,尽量不要过度减少前投影面积,这样会影响车内空间和乘坐舒适性。

在ET7的设计中,设计师在满足人机工程学和乘坐舒适性的前提下,进行了一系列造型优化,如:

优化了发动机罩和前下唇。

、大灯侧围转角,使空气转折之后依然能够贴合车身流动;

优化了前挡风玻璃倾角和溜背倾角,使整体造型更具流线型,减少阻力。

而对于ET7标志性的“瞭望塔”式Aquila超感系统布局,虽然它拥有更开阔的视野,但同时对空气动力学表现也是一个巨大的挑战。为此,空气动力学团队历经3个月,进行了60轮仿真分析,竭尽所能充分优化激光雷达的倾角、左右两侧曲率、顶部曲率等,使空气阻力系数的损失减少了0.005,把影响降到最低。

在一些容易被忽略的细节上,ET7同样精益求精。通过对前保险杠/引擎盖转折角倒圆、前下保险杠倒圆、大灯与翼子板转角倒圆、后视镜下壳体和上壳体弧度、后视镜镜柄厚度、后备厢鸭尾弧度和翘起高度、门槛饰板等点滴细节的不断优化,才让ET7最终实现了0.208的超低风阻表现。

在ET7的整个研发周期中,空气动力学团队总计进行了超过800个仿真案例分析、共计四轮风洞测试,测试时长超过120小时。可以说,为了风阻系数0.001的提升,整体的投入都是非常巨大的。当然,最终优异的成绩表现,也证明这些付出都是值得的。

近十年来,汽车的空气动力学技术飞速发展,尤其是进入电动汽车时代,续航里程的重要性促使汽车制造愈发重视空气动力学,持续降低风阻系数。在空气动力学开发的道路上,蔚来也会继续向前,不断加电,持续为用户创造更愉悦的出行体验。

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