流线型(streamline)是表面处气流没有明显分离的物体形状。流线型物体相对气流运动时,所受气流阻力最小。近代小轿车车型都设计为流线型,其迎风横截面积尽量小,车灯、后视镜、门把手以及车窗等装置与车身浑然一体。 流线型汽车在气流中的阻力可降低到一般车型的60%,效果最好的是低矮型的赛车,其阻力可降低到普通汽车的27%[2] 。 百科x混知:图解流线型
流线型物体降低气流阻力的力学原理是: 物体在空气中运动时所遇到的阻力可粗略分为摩擦阻力、压差阻力和诱导阻力。前两种阻力与物体的外形及相对空气运动的方式有关,第三种阻力则由升力产生。对于汽车的运动,以前两种阻力为主。由于空气具有粘滞性,贴附在物体表面的一层空气相对物体静止,称为附面层。与附面层紧邻的一层空气受到粘滞作用而被物体牵动,反过来通过附面层对物体施以反作用,此反作用力与物体运动速度方向相反, 称为摩擦阻力,其大小与物体相对空气速度的平方及表面积成正比。压差阻力由气流的压力形成,它与物体表面气流的情况有关。根据伯努利原理,物体表面的气流压强与气流速度有关。如图1所示,在小轿车的正前方,气流速度最小,压强最大;后面气流速度逐渐加大,压强逐渐减小,直到压强变为零,甚至出现负值;再往后,气流速度又逐渐减小,使压强回升。如果汽车外型设计适宜,使表面层气流能贴着汽车表面流向后方,流速随之降低,压强随之加大的结 果,有可能使汽车后半段所受气流向前压力抵销前半段所受气流向后压力,使压差阻力几乎降低为零。事实上表面层气流并不完全贴着汽车表面流向后方,表面层气流与物体的分离将使压差阻力加大。分离的气流速度不再降低, 压强也不再升高,分离得越早,压差阻力越大。 流线型汽车的表面气流无明显分离,故压差阻力最小。
图1
采用流线型汽车可节省大量燃油。汽车在行驶中大部分燃油用于克服各种阻力。对四座位小轿车进行风洞试验的结果表明,用于正常行驶的汽油只占总耗油量的31%,其余均用于克服空气的各种阻力。改变这种状况有两种途径:一是改进汽车的机器结构,以减少内部摩擦与热量损失;二是减少汽车行驶时的空气阻力。目前普遍认为前者困难较大,经济上也不合算,而采用流线型的外型则比较容易,收益也较大[2] 。
流线型,或适合于快速流动的形状,不管是对于船、潜水艇,还是对于飞机,都很重要。一种设计糟糕的船只,如方形的驳船,在行驶时会激起巨大的水波,增大行驶阻力。这些激起的水波被称为涡流。流线型的设计能够避免这些涡流的出现。