汽车上的流体力

流体力学和传统的固体受力不同，它旨在研究流体本身的静止状态和运动状态，以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动的规律。所研究的受力物质是水、空气、汽轮机工作介质的水蒸气、润滑油等。在汽车身上有着很多关于流体力的运用，最主要的就是其外轮廓的流线设计。 

同我们平时喜欢玩的球一样，设计其外形除了好看，运动舒适外，很大一部分就是考虑其外形会对其空中飞行有什么影响了。例如高尔夫球，表面设很多多面体凹点，目的在于利用多面造型就是利用粗糙度使层流转变为紊流的临界雷诺数减小，使流动变为紊流，以减小阻力。足球、篮球在流线上也有考虑。 

生活中常见的这些来来往往飞驰的汽车，简直是与流体力学的巧妙结合。好的汽车表面都有着近乎完美的流线，为了让运动时汽车车身上的气流顺利通过，减少车身上对气流的扰动，减少涡流的产生，以增大行驶速度。车的前部设计成稍微偏下的样子，是为了减少当速度增大时从车底流过造成作用在车身上的  升力，这样车辆就不会在高速行驶时打滑、刹车困难了。对赛车而言，它需要的是负升力，也就是下压力；这是通过把机翼状的导流板颠倒安装，然后用活动板条把侧舱与地面之间的间隙密封起来，以防止气流从侧面进入车底。车尾的喉管使车底的空气加速流动，从而形成了一个低压区，由此产生的巨大下压力把赛车吸向地面。这样汽车就可以牢牢的抓住地面，更好的掌握制动的能力。 

而飞机的造型则近乎完全是为了考虑流体作用于机翼的升力而设置。对机翼来说，它的侧剖面是一个上缘向上拱起，下缘基本平直的形状。所以气流吹过机翼上下表面而且要同时从机翼前端到达后端，从上缘经过的气流速度就要比下缘的快。按照物理学的伯努利方程的原理同样是流过某个表面的流体，速度快的对这个表面产生的压强要小。因此就得出机翼上表面大气压强比下表面的要小的结论，这样子就产生了升力，升力达到一定程度飞机就可以离地而起。同时飞机机头设置成尖锥形，方便高速飞行中气流顺利通过。 

我们也可以用增加设备的方式改变空气流动。以卡车为例，影响和提升汽车的动力特性的装置主要的是它的导流罩。研究表明，在厢式货车上安装导流罩，可以大幅度的降低气动阻力、节省燃料消耗。安装导流罩使得气动阻力系数曲线上的临界雷诺数增大:设置薄壁式的导流罩底边和驾驶室顶面之间的间隙，可以增强导流罩的减阻效果。在厢式货车尾部安装涡流稳定器，可以降低尾涡区内气流能量的消耗，使静压回升，压差阻力减小。