CN104995061A - 使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜是一种为了改进现有汽车后视镜设计的装置。此装置由外壳体和内体两部分组成。外壳体是中空的并包围内体，在外壳体和内体之间形成收缩的通道。气流从收缩通道前方进气口流入并从环绕镜面的通道出口流出。当气流由出口流出时，形成环绕镜面的射流。当此装置以一定的速度在气流中运行时，这股射流以一定角度指向整个装置中心，在此装置后形成一光滑尾缘，此尾缘能有效消除涡脱落、降低阻力和噪声。本发明亦可用于降低一般性物体的底部阻力。

Description

使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜

技术领域

本发明属于汽车空气动力学技术领域，更具体地讲，本发明是一种使用被动射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，用以降低由后视镜产生的阻力和噪声，可用于汽车、卡车、摩托车、船只、火车、飞机等。

背景技术

汽车和机动车，包括轿车、卡车、摩托车、船只、火车、飞机和它们的组合等，已成为现代世界人类交通运输的主要方式。与传统运输方式相比，机动车能实现驾驶员和乘员的高速远距离输送。机动车在陆地、水路或者空中的行驶速度范围通常是每小时十英里到每小时四百英里。这样的速度足以使机动车产生显著的流体或气体动力(气动)阻力，因而大部分的机动车均使用流体力学概念进行外形设计，尽可能降低其气动阻力。

机动车气动阻力中非常显著的一部分来自于其外部的后视镜，这部分气动阻力主要由其镜面后很低的底部压力引起。一些常见的后视镜如图1、图2和图3所示。后视镜暴露在来流中，通常安装在搭乘有驾驶员和乘员的车身外。由于发动机需要产生推力来克服阻力，后视镜产生的阻力需要消耗机动车燃料。外部后视镜产生的阻力占机动车总阻力中相当大的一部分，特别是对于小而轻的车辆(例如，电动汽车、方程式赛车、Smart、Mini Cooper等)和重载卡车。这类机动车的后视镜面积与车辆整体迎风面积比相对较大。由于小而轻的汽车具有更高的燃油里程且更环保，它们越来越受欢迎；而重载卡车对于货物的长途运输是至关重要的。因而降低后视镜阻力将有助于大大降低全球燃料和能源消耗及污染排放。当机动车以一定的速度在流体中例如空气中行驶时，除了阻力之外，另一个需考虑的重要问题是噪声。在行驶的机动车中，驾驶员和乘员听到的噪声实际上大部分来自于气体流过机动车，而外部后视镜是噪声主要来源之一。

外部后视镜产生的高阻力和高噪声是由镜面后很低的底部压力导致的，这很低的底部压力又是由于底部流动产生的涡脱落和湍流压力脉动造成的。图4用流线示意了后视镜处涡脱落发生的侧视图。这些流动条件的产生是由于后视镜具有流线型的前部和平板后部(尾缘)，其平板后部就是驾驶员用于观察机动车后面情况的镜面。涡脱落及相应的低压力和大的湍流压力脉动是后视镜的平板尾缘造成的，这种平板尾缘的流动被称作一种底部流动。一般性的底部流动不仅包括平板尾缘后的流动，还包括所有钝尾缘的流动，如圆柱扰流。

如上所述的底部流动是与后视镜相关的阻力和噪声的主要来源。噪声对于车辆乘员来说是令人厌烦的，因为它严重影响乘员听音乐和交谈。机动车中的噪声水平在小而轻的车辆中尤其严重，因为它们为了减轻重量、提高燃料效率，通常有更薄的车体和车门，使噪声更容易传播到机动车的车厢内。本发明的目的是引入一种使用射流控制的低阻力低噪声机动车后视镜设计概念，以降低底部流动涡脱落的影响，从而在保证后视镜视野的情况下减小由后视镜引起的噪声和阻力。本发明通过控制环绕后视镜周围的流动，在平板镜面处产生环绕定向射流，从而形成虚拟尾缘以消除涡脱落，并降低由其产生的阻力和噪声。本发明的目的是降低空气阻力和噪声，但同样适用于其它流体，例如水。本发明是针对机动车后视镜，但亦可用于降低一般性物体的底部阻力，如卡车，公交车，吉普车和飞行器的底部(尾部)阻力。

发明内容

针对现有技术存在的缺陷，本发明提供一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，可有效解决上述问题。

本发明采用的技术方案如下：

本发明提供一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，包括：

1)一个外壳体：该外壳体具有空气动力学外形，其横截面积由前部到后部逐渐变大，该外壳体内部通常是中空的；

2)一个内体：该内***于外壳体内，并与外体形状匹配；

3)多个连接片：连接片布置在外壳体和内体之间，用于连接外壳体和内体；

4)由上述外壳体和内体组成的具有进口和出口的收缩通道，气流由进口流入，从出口以射流方式以指定方向流出。

本发明还提供一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，包括：

1)一个外壳体：该外壳体具有空气动力学外形，其横截面积由前部到后部逐渐变大，该外壳体内部通常是中空的；

2)一个内体：该内***于外壳体内，并与外体形状匹配；

3)一包含在内体中的中央流通管道，其位于内体的正中心；

4)多个连接片：连接片布置在外壳体和内体之间，用于连接外壳体和内体；

5)由上述外壳体和内体组成的具有进口和出口的收缩通道，气流由进口流入，从出口以射流方式以指定方向流出。

本发明提供的使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜具有以下优点：

与普通汽车后视镜相比，本发明能够有效降低行驶中机动车的后视镜产生的阻力和噪声。

附图说明

图1是一个现有机动车外部后视镜的俯视图。

图2是另一个现有机动车外部后视镜的立体图。

图3是又一个现有机动车外部后视镜的立体图。

图4是一个典型机动车外部后视镜处于流场中的流线侧视图，显示出典型机动车外部后视镜是如何引起涡脱落的。

图5是本发明第一实施例的立体图。

图6是本发明第一实施例的前视图。

图7是本发明第一实施例的右侧视图。

图8是本发明第一实施例的后视图。

图9是本发明第一实施例的线框透视图。

图10是本发明第二实施例的立体图。

图11是本发明第二实施例的前视图。

图12是本发明第二实施例的右侧视图。

图13是本发明第二实施例的后视图。

图14是本发明第二实施例的线框透视图。

图15是指定剖面位置的本发明第一实施例的前视图。

图16是描绘空气如何流过的本发明第一实施例的剖面右侧视图。

图17是描绘空气如何流过的本发明第一实施例的剖面俯视图。

图18是指定剖面位置的本发明第二实施例的前视图。

图19是描绘空气如何流过的本发明第二实施例的剖面右侧视图。

图20是描绘空气如何流过的本发明第二实施例的剖面俯视图。

图21是说明本发明是如何阻止涡脱落的流动简图。

具体实施方式

所有做图的说明是为了描述本发明的某些实施例，并不是为了限定本发明的范围。

本发明是一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，包括第一实施例和第二实施例。本发明的第一实施例包括一个外壳体、一个内体和多个连接片。参照图5，外壳体包括大致为矩形或者椭圆形的底部，并将底部放样成大致为矩形或者椭圆形的前部，保证外壳体具有本发明所期望的流线型和空气动力学外形。外壳体是中空的，其矩形或椭圆形前部是完全开口的，确保气流能通过，同时中空的外壳体能够把内体放置入外体中。需要指明的是，外体底部和前部的形状是可以改变的，且不会改变本发明的功能，只要内体的形状能与之配合即可。例如，外体可能具有椭圆形的底部和矩形前部，但仍能正常工作。需要指出的是，外壳体前部的面积应小于其底部面积，以保证外壳体保持流线型空气动力学外形，这对于本发明的有效性是非常重要的。外壳体的目的是与内体装配，使外壳体和内体之间形成小的间隙，如图8和图9所示。外壳体和内体之间的间隙面积从进口到出口逐渐减小，形成一个收缩的通道。此通道可加速气流并指定气流的方向，这股气流形成环绕镜面的出***流，从而在镜面下游形成一个由射流构成的尾缘，以消除底部涡脱落并降低阻力和噪声。

如图9、图16和图17所示，内体用以与外壳体形成内部通道(例如，一般性的锥体或者非旋成体)，以有利于引入气流进入本发明的前部进气口。内体包含了后视镜面，其安装在内体的尾部面上。镜面保证了本发明作为后视镜的基本功能，同时本发明可减小底部流动的影响以降低噪声和阻力。除了内体的前部和尾部平面之外，内体的大部分被外体包围。图16和17是第一实施例基于图15中所示横截面处的剖视图，如图所示，内体的前部伸出了外体，并且具有一个面积很小的大致的尖端形状。从进口尖端开始，内体的面积逐渐增加，并与外壳体之间形成了收缩通道。该管通道从前部引入气流，在管道中加速和引导气流，并使气流在出口处以一定的角度Alpha(介于0°到45°)流出。角度Alpha定义为远前方来流方向(大多数是水平的)与出***流方向的夹角。通道的形状必须是收缩的，理想的进口和出口的面积比为1.1到8。

出口处射流的目的是形成一个光滑的尾缘，如图21所示。此光滑尾缘减弱或阻止了涡脱落，增加了底部压力，使本发明产生的噪声和阻力比普通的汽车后视镜产生的要低。出***流的确切角度和速度可基于进口和出口尺寸及形状而变化，同样也可基于外体和内体的形状及尺寸而变化，所有的这些变化均属于本发明范畴。射流的最佳出口角度和速度尚没有确定，可以理解，本发明部件的尺寸和形状可在本发明的范畴内变化，以获得能使噪声和阻力的降低最多的最佳出***流角度和速度。

外体和内体之间通过多个连接片连接，如图8和图9所示。连接片的布置方式可以变化很大，然而正如这些图所示，在所示的实施例中，连接片布置在了本发明尾部附近的角上。连接片越薄越好，这样能使它们对流过本发明内部的气流堵塞和方向的影响最小。当然，在本发明的最终产品中，连接片的确切数量、形状和布置可变化很大，只要能保证外壳体和内体以某种方式连接起来即可。

本发明的第二个实施例与第一实施例的工作原理相同，包括了第一实施例的所有部件，并增加了一个新部件。如图14所示，新部件是一个中央流通管道。中央流管可以是圆形或者其它任何形状的孔，前后贯通了内体。中央流管有一个入口和出口，然而可以预期的是，其可以以网格的形式分布多个出口。这样的构型可以减小镜面被遮挡，因为仅有一个出口时，镜面上的孔会相当大因而较大的遮挡镜面，如图13所示。镜面上有多个小孔比仅有一个大孔时对镜面的遮挡要小。中央流管的目的是允许气流穿过本发明的中心。图10是本发明第二实施例的立体图。图11到图13分别是本发明第二实施例前视图、侧视图和后视图。图19和图20以剖视图的方式描绘了空气如何流过本发明的第二实施例，横截面位置如图18所示。允许气流流过本发明的中心降低了本发明前部的驻点压力，并增加了镜面区域的底部压力，从而减小了本发明前部和后部的压差。随着前部和后部压差的减小，本发明的压力阻力也随之减小。与普通汽车后视镜相比，在机动车上使用本发明能提高燃料效率，因为本发明产生的阻力更小。本发明第二实施例保持了与第一实施例相同的效果，能够有效降低行驶中机动车的后视镜产生的阻力和噪声。

以上所述仅是本发明的某些较佳的实施方式，应当指出，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出很多改进和变化，这些改进和变化也应视为本发明的保护范围。尽管本发明被应用于空气中，它也同样适用于其他流体。

Claims (2)

1.一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，其特征在于，包括：

1)一个外壳体：该外壳体具有空气动力学外形，其横截面积由前部到后部逐渐变大，该外壳体内部通常是中空的；

2)一个内体：该内***于外壳体内，并与外体形状匹配；

3)多个连接片：连接片布置在外壳体和内体之间，用于连接外壳体和内体；

4)由上述外壳体和内体组成的具有进口和出口的收缩通道，气流由进口流入，从出口以射流方式以指定方向流出。

2.一种使用射流控制的低阻力低噪声汽车后视镜，其特征在于，包括：

1)一个外壳体：该外壳体具有空气动力学外形，其横截面积由前部到后部逐渐变大，该外壳体内部通常是中空的；

2)一个内体：该内***于外壳体内，并与外体形状匹配；

3)一包含在内体中的中央流通管道，其位于内体的正中心；

4)多个连接片：连接片布置在外壳体和内体之间，用于连接外壳体和内体；

5)由上述外壳体和内体组成的具有进口和出口的收缩通道，气流由进口流入，从出口以射流方式以指定方向流出。