你还在认为尾翼能够产生主要下压力？——扩散器很不开心

[阿亮管理员 注册日期: 2015/04/02发帖数: 726]

有人不乐意了，说RaceCar365文章太技术，太枯燥。好吧，冬歇期到了，又该给大家普及一些基本知识了。在本赛季，看到越来越多的各大赛事社交平台、自媒体、媒体……都增加了关于赛车技术方面的话题，这是好事儿啊！不过，我看到的基本是“巨大的尾翼可以产生巨大的下压力”这句话。所以，我想这篇文章是时候该出现了。

 

在2009年，F1规则大改，利用新规则的漏洞，以布朗GP为主的各色各样的高效扩散器应运而生，相信在那时大部分车迷对扩散器的作用已经有了一个初步的了解——赛车的大部分下压力来自于车底。本文将让你进一步了解为什么扩散器的设计对于赛车来说至关重要。

 

首先从扩散器的主要功能和原理说起；在现代赛车中，扩散器的主要作用是加速赛车底部气流并产生低压区从而增加下压力。更接地气的说法：扩散器在赛车的尾部将底部的气流“吸”了出来。理论上说，这可以在高速弯角提供除轮胎和悬挂所带来的抓地力外更多的抓地力；我们称之为“空气动力学抓地力”。实际上，F1及LMP1赛车大约65%的下压力都来自于车底。

原理

为了理解扩散器如何工作，就必须先要掌握升力和下压力产生的基本原理。下图为能够产生下压力翼形的简易横截面图。通过观察我们可以看出，下表面的气流长度比上表面更加长，这导致了下表面的流速更快，流速的变快也使得空气压力下降，最终在上下表面形成了压力差。整个大翼会被上方的高压向下压，这也就产生了所谓的下压力。

 

这个理论的最极端应用要属Chaparral 2J赛车莫属。赛车的尾部有两个巨大的风扇从赛车底部向外抽气。从下压力翼形的例子中我们将概念延伸，将赛车看作是一个巨大的翼，通过这一点，我们可以得知扩散器的作用是将车底部气流加速的装置，降低底部的气流压力，从而在赛车上下表面之间产生更大的压力差。这意味着更大的下压力可以让赛车获得更多的空气动力学下压力，能够让赛车更快的通过弯道。

 

现在，相信你已经了解了下压力产生的基本知识，接下来我们结合映射图来说一说扩散器更详细的原理，以及为什么扩散器有着这么多的不同构型。

扩散器随着长度的增加，体积也随之增大。而整个扩散器的气流必须由车底的气流所填充。这也就意味着在扩散器初段，气流流速被增加，产生期望的低压（如下图）。接着随着扩散器的体积增大，气流流速随之与尾流流速同流，这种效应称之为文氏效应。扩散器的角度和斜率非常重要，扩散器必须拥有非常平滑的变化的角度，以防止流体从顶部或侧面分离。为扩散器添加隔板可确保扩散器仅从赛车底部抽取空气，而防止了从赛车侧部的表面抽取空气，这进一步的增加了扩散器的效率。

 

下图标示出了扩散器的压力系数，其中蓝色标示低压区域红色标示高压区域。我们可以清楚的看到随着空气速度的增加，在扩散器前段压力降至最低，气流随着扩散器被吸出，从而减小了赛车底部的压力。

 

下两图标示出了空气流速，其中速度越低则呈现出的颜色越蓝，越快颜色越红。

 

 

当然，这只是最基本的关于扩散器的原理，扩散器产生下压力的影响因素还有很多，相信在日后的时间RaceCar365将会为大家做出更详细的解析。

（部分图片来源于racecar-engineering）

本文经授权转载自微信公众号Racecar365，写于2016年，未经原作者允许 ，不可转载。原文链接点此。公众号二维码：

• 该话题由  阿亮 于 2017-12-20 修正。

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