有关汽车风阻的整理

2023年11月19日发(作者：雪铁龙二手车3万左右)

有关风阻系数的整理

定义

风阻系数：全称空气阻力系数，是计算汽车空气阻力的一个重要系数。

它是通过风洞实验和下滑实验所确定的一个数学参数，用它可以计算

出汽车在行驶时的空气阻力。

基本计算准则

空气阻力Fw是空气对前进中的汽车形成的一种反向作用力，它的计

算公式是：Fw=1/16·A·Cw·v2(kg)

其中：v为行车速度，单位：m／s；A为汽车横截面面积，单位：

m2：Cw为风阻系数。

空气阻力跟速度成平方正比关系，也就是说：速度增加1倍，汽车受

到的阻力会增加3倍。因此高速行车对空气阻力的影响非常明显，车

速高，发动机就要将相当一部分的动力，或者说燃油能量用于克服空

气阻力。换句话讲，空气阻力小不仅能节约燃油，在发动机功率相同

的条件下，还能达到更高的车速。空气阻力的大小除了取决于车的速

度外，还跟汽车的截面积A和风阻系数Cw有关。

风阻系数Cw是一个无单位的数值。它描述的是车身的形状。根据车

的外形不同，Cw值一般在0．3(好)—0．6(差)之间。光滑的车身造

型(最理想为水滴型)使气流流过车身后的速度变化小，不会形成旋

涡，Cw值就低；相反，如果车身外形有棱有角又有缝，Cw值就高。

一般赛车将车轮设计在车身之外，自成一体。理论上每一辆车的Cw

可以在模型制作阶段测得，但准确的Cw值都必须在出了成品之后，

通过做风洞实验来获得。

通过改善汽车的空气动力学性能，比如变化尾翼、底盘罩、前部进风

口和轮毂帽，都能降低风阻系数。而降低车身高度，等于减小了截面

积，或使车身更多地盖住轮子，也有利于降低空气阻力。

空气阻力是与物体运动的速率成正比的,即：f=kv

k是空气摩擦系数,和空气密度有关,在我们能找到的丢东西的地方,一

般可以认为是一个常数.

当物体从空中开始下落的时候,v很小,f很小,mg>f,所以物体逐渐加速.

随着速度的增加,f增加,最终会达到mg=f的平衡点.此时,物体就开始

了匀速下落.并且我们知道下落的速率便是v=mg/k在一般意义上我

们说的重量,指的便是mg.

冬季奥林匹克运动会向我们展示了一幅幅完美的气体动力学画面。不

管是速滑、雪橇还是跳台滑雪运动员，他们在风洞中的轮廓看上去都

几近完美。由于百分之一秒就可能决定胜负，所以尽可能地减小风阻

就是迫在眉睫的事情了。

一个移动物体所受的风阻取决于许多因素，例如它的速度，速

度增加一倍，物体所受的阻力就会是原阻力的四倍。重要的还有风阻

系数，通常它只取决于移动物体的形状。风阻系数缩写为“Cw”，是

一个无单位的数。我们在汽车目录的参数一栏中也可以看到。一辆车

（滑冰运动员也是同样）的Cw值越小，它的流线型就越标准。小的

Cw值在汽车驾驶中意味着低油耗，在体育运动中则意味着在同样的

用力下能够达到更高的速度。Cw值可用传感器在风洞中进行测量。

一面平整的墙或一块玻璃的Cw值为1．1，而一个球体的Cw值

为0．45。经过风洞优化设计的汽车其Cw值甚至只有0．15。现在

如此多的车辆在外形上类似就是利用气体动力学进行优化的结果。但

是，在某些情况下人们也会追求尽可能高的Cw值在希望尽可能实现

有效刹车的情况下。例如，标准的降落伞的Cw值就为1．4。

另一方面，大自然向我们展示了“流线型设计”的典范。雨滴的形

状拥有极小的Cw值0．05。飞机的承重面只略高一点，Cw值为0．08。

另外，承重面向上弯折的机头有助于降低风阻。

风阻系数Cw只取决于物体的外形，而与物体的大小无关。但这

只适用于没有涡流和速度较低的情况。在接近音速的情况下，物体的

Cw值完全可能高出四倍。在高效率计算机的帮助下可以精准地测量

新设计物体的Cw值

空气阻力是汽车在空气介质中行驶，汽车相对于空气运动时空气

作用力在行驶方向形成的分力，空气阻力与汽车速度的平方成正

比，车速越快阻力越大。如果空气阻力占汽车行驶阻力的比率很

大，则会增加汽车燃油消耗量或严重影响汽车的动力性能。

风阻系数

风阻系数Cd是衡量一辆汽车受空气阻力影响大小的一个标准。

风阻系数越小，说明它受空气阻力影响越小，反之亦然。风阻系

数与油耗是成正比的关系，风阻系数越低的车子，油耗就越低。

而且有一个公式：W=Cd×V的二次方，W代表车辆所消耗的油耗、

Cd为车辆风阻系数、V为车速。从公式中可见，任何细微的风阻

系数变化，都被速度加以放大，而这损耗的功率对于油耗就不利。

另外也有测试标明，当轿车以80km/h行驶时，其中60%的功率

是克服风阻的。

汽车在行驶中由于空气阻力的作用，围绕着汽车重心同时产生

纵向、侧向和垂直等三个方向的空气动力量，其中纵向空气力量

是最大的空气阻力，大约占整体空气阻力的80％以上。空气阻力

系数值是由风洞测试得出来的。由于空气阻力与空气阻力系数成

正比关系，现代轿车为了减少空气阻力就必须要考虑降低空气阻

力系数。从20世纪50年代到70年代初，轿车的空气阻力系数维

持在0.4至0.6之间。70年代能源危机后，各国为了进一步节约

能源，降低油耗，都致力于降低空气阻力系数。现在轿车的空气

阻力系数一般在0.28至0.4之间。

摩擦阻力

指空气粘度在车身表面产生的切向力在行驶方向的分力；该力仅

占空气阻力总额的9％，在航空和航天中其作为重点考虑对象，

在地面一般车辆中可予以忽略。

降落伞是利用空气阻力，依靠相对于空气运动充气展开的可

展式气动力减速器，使人或物从空中安全降落到地面的一种航空

工具。主要由柔性织物制成。是空降兵作战和训练、航空航天人

员的救生和训练、跳伞运动员进行训练、比赛和表演，空投物资、

回收飞行器的设备器材。

在空中运动的物体，受到空气的阻力，在空气中如果速度低

于2.5 M（马赫），基本上认为其阻力f与阻力系数k伞的面积S

速度成正比 （f=ksv），这时k一般可取为2.937。当其在空气中

如果速度高于2.5 M（马赫），由于空气的摩擦， 开始出现气动

加热现象。其空气阻力可视为f=(1/2)CρSV^2

引例

一些物体的风阻 垂直平面体风阻系数大约1.0 球体风阻系

数大约0.5 一般轿车风阻系数0.28-0.4 好些的跑车在0.25 赛车

可以达到0.15 飞禽在0.1-0.2 飞机达到0.08 目前雨滴的风阻系

数最小 在0.05左右

试验表明，空气阻力系数每降低10％，燃油节省7％左右。

曾有人对两种相同质量、相同尺寸，但具有不同空气阻力系数(分

别是0.44和0.25)的轿车进行比较，以每小时88kin的时速行驶

了100km，燃油消耗后者比前者节约了1.7L。

我们经常会说，跑高速会比在城里省油，因为多数可以保证匀速行驶。

但是在跑高速时，风阻系数就成了一个重要的技术参数。因为根据测

试，当车辆在80km/h的速度行驶，有60%的能源输出用来克服风阻，

而且随着车速的增加，这个比例还会直线上升，当车辆速度超过

200km/h，就要有超过85%的能源输出用于克服空气阻力。

一般来讲，汽车的风阻系数平均在0.28-0.4之间，风阻下降10%，

则油耗可节省约7%左右。正是因为风阻系数有着相当的重要性，一

些大的汽车生产厂家才会斥巨资成立风洞实验室，比如宝马今年就在

德国慕尼黑成立了第二个风洞实验室。

当然，我们说风阻系数是影响油耗的一项重要要素，但并非全部要素，

毕竟油耗还是与发动机技术、变速箱齿比设定以及与发动机匹配等有

最直接的关系。因此不能绝对地说，风阻系数低，油耗就会低，只是

在其他方面表现相近的情况下，当然还是风阻系数低的要更好，尤其

是对于经常跑高速的人来说

有关风阻的几个问题

车身造型设计是一门很大的学问，其中重要的内容就是风阻问题。

平常说的风阻大都是指汽车的外部与气流作用产生的阻力。实际上，

流经汽车内部的气流也对汽车的行驶构成阻力。研究表明，作用在汽

车上的阻力是由5个部分组成的。

一、外型阻力，指汽车前部的正压力和车身后部的负压力之差形成的

阻力，约占整个空气阻力的58%；

二、干扰阻力，指汽车表面突出的零件，如保险杠、后视镜、前牌照、

排水槽、底盘传动机构等引起气流互相干扰产生的阻力，约占整个空

气阻力的14%；

三、内部阻力，指汽车内部通风气流、冷却发动机的气流等造成的阻

力，约占整个空气阻力的12%；

四、由高速行驶产生的升力所造成的阻力，约占整个空气阻力的7%；

五、空气相对车身流动的摩擦力，约占整个空气阻力的9%；

针对阻力的有关方案

针对第一、二种阻力，轿车车身应该尽量设计成流线型，横向截面面

积不要太大，车身各部分用适当的圆弧过渡，尽量减少突出车身的附

件，前脸、发动机舱盖、前挡风玻璃适当向后倾斜，后窗、后顶盖的

长度、倾角的设计要适当。此外，还可以在适当的位置安装导流板或

扰流板。通过研究汽车外部的气流规律，不仅可以设计出更加合理的

车身结构，还可以巧妙地引导气流，适当利用局部气流的冲刷作用减

少车身上的尘土沉积。

针对第四种阻力，要设法降低行驶中的升力，包括使弦线前低后高，

底版尾部适当上翘，安装导流板和扰流板等措施。

一部分外部气流被引进汽车内部，可能会在一定程度上减少了外部气

流对汽车的阻力，但气流在流经内部气道时也产生的摩擦、旋涡损失。

研究汽车内部的气流规律，可以尽量减少内部气阻，有效地进行冷却

和通风。利用气流分布规律，还可以巧妙地把发动机的进气口安排在

高压区，提高进气效率，减少高压区附近的涡流，同时把排气口安排

在低压区，使排气更加顺畅。

常见车型风阻系数

10万热点车型

吉利金刚：0.29 海马福美来Ⅱ：0.3一汽夏利：0.32哈飞路宝：

0.32

华普海域：0.32 华晨骏捷：0.256 长安奔奔：0.35

雪佛兰乐风：0.32 铃木雨燕：0.32 本田飞度：0.30（有说是0.31

或0.29）奇瑞 A5 ：0.29 比亚迪F3：0.30 雪铁龙C2：0.3 （原

文为C4，但结合价位应为C2） 一汽威志：0.3起亚RIO千里马：

0.338

10-15万热点车型：

福特福克斯：0.31大众POLO：0.31（两厢是0.33）

华晨尊驰：0.293

雪铁龙世嘉：0.31丰田威驰：0.29

别克凯越：0.338现代悦动：0.29（现代伊兰特：0.313）

三菱蓝瑟：0.30）荣威550：0.30

本田思迪：0.31铃木天语：0.3

起亚赛拉图0.3奔腾B50：0.28

15-20万热点车型

：雪铁龙凯旋：0.308

日产轩逸：0.32丰田花冠：0.30

丰田卡罗拉： 0.32起亚远舰：0.32

日产蓝鸟：0.32现代索纳塔：0.28

雪佛兰景程：0.32标致307：0.33

别克凯越：0.3420-30万热点车型：

迈腾 / PASSAT领驭：0.28蒙迪欧-致胜：0.297（蒙迪欧0.29）

本田雅阁：0.31（07款0.30）丰田凯美瑞：0.29

别克新君威：0.27别克新君越：0.3（君越：0.32 ）

丰田锐志：0.28丰田普锐斯：0.26

马自达睿翼：0.27 / 马自达6：0.29

三菱戈蓝：0.32上汽荣威750：无

30万以上扇点车型：

奔驰C级：0.27

宝马3系：0.26华晨宝马新3系：0.28

华晨宝马5系：0.28奥迪 A4 ：0.28 （A4L0.27）

奥迪 A6L：0.30丰田皇冠：0.27

凯迪拉克CTS：0.31现代Azera（雅尊）：0.29

讴歌Acura RL：0.29凯迪拉克SLS：无

斯巴鲁Legacy（力狮）：0.28红旗 HQ3：0.27

标致 407：0.29沃而沃 Volvo S80：0.28

沃而沃Volvo S40：无萨博 Saab 95：0.29

克莱斯勒300C：0.343

相关文献

【1】《工程流体力学》科学出版社于萍主编，

【2】《汽车构造》机械工业出版社成家瑞主编

【3】LMS中国用户论文集

【4】百度百科