如果不考虑美观，小汽车设计成什么形状风阻最小？
沙漠之盒2018-09-07 13:36
“风阻”，还是“风阻系数”？这两个不是一个概念。
F1风阻系数非常大，高下压力设定甚至可以超过1，但是迎风面积比一般车辆小得多——然而没有用，跑起来之后风阻和速度平方正比。而且任何车辆，只要无风静止，风阻其实就是0。
只与形状相关的应该是风阻系数，而不是风阻。
至于什么样的造型风阻系数小，目前全球风阻系数最低的汽车是由荷兰TUDelft理工一帮学生开发的Eco-Runner系列，目的是参加壳牌石油组织的环保马拉松赛。最新的Eco-Runner VII长这样：
Eco-Runner VII的风阻系数我没有查到，但是上一代的Eco-Runner VI可以查，是0.0512。只有一般民用轿车的五分之一不到。整个设计的风阻就是让气流尽可能不要从车身分离，而是附着在车身上一路从车头到车尾，车身上也不要有突兀的凸起或者凹陷，对于一些外露的零部件如车轮，也用圆滑的壳体包裹起来。而且低风阻系数只是一方面，它的截面积也极小，这辆车只能躺在里面开，车轮也很窄，以降低滚动阻力。所以最后的形状比较接近于水滴，圆头长尾，并且用尽可能圆滑的曲面包覆一切外露零部件(包括车底)，同时尽可能减少车身的接缝。
至于普通轿车的风阻系数，结论比较反常识。一些见棱见角的造型未必就比线条流畅的造型风阻系数来得大。下面两辆车，风阻系数是一样的，都是0.3。所以哪个跳大神的张口说“这车看着线条流畅，风阻系数一定小”，呵呵就好。精确的风阻系数一定是通过风洞测试吹出来的，CFD都未必准确。
以上只适用于亚音速的状况。
有一些“汽车”，是超音速的。那就不适用于普通的“流线型”原则了。原因是在超音速下，风阻的主要来源不再是压差阻力，而是激波。如果仍然是圆头长尾那种设计的话，在车头产生的激波的能量将会极为恐怖，不仅阻力极为巨大，也会产生极高的温度。
这时候，这类“汽车”的车头就和超音速飞机一样，多采用尖头设计：
最后，风阻系数不是汽车设计的全部，也不是普通消费者在购买汽车时需要重点考量的参数。
在汽车设计的时候，风阻×迎风面积 是一个优化项，而不是核心要素。它必定要向总布置和热管理做出妥协。比如总不能为了减小风阻，把内燃机汽车的迎风口全部封上，这不现实，也不能为了减小迎风面积把市售车做成EcoRunner那样只能躺着开的样子。对于高性能车型来说，还得平衡下压力和风阻系数之间的矛盾。
最好的空气动力学形状是雨滴形状，但这不适合汽车的形状。必须把它切成两半，形成如下的形状：
风阻系数，也叫CD值。普通轿车0.25到0.3左右，suv等没屁股的车大点。
这个值受几个因素影响。
水滴型是风阻系数最小的，但最大的问题是速度快了会产生升力，导致汽车不可控甚至飞起来。所以尽可能的采取前扰流板和后尾翼等来增加下压力。所以法拉利那种超跑，车头巨大的鼻孔，车头盖上的孔道，都是为了增加下压力和减少撞风面积。
底盘平整度影响cd。越平整越好。事实上，越少气流通过底盘越好。所以有心的朋友可以去观察车头底下保险杠后，有些车型会有一块塑料的板。咋一看觉得这不是增加车头迎风面积吗，其实不然，这块板减小了底盘进风量，形成负压，将车子吸在地上，提高了高速操控性。
带棱角的造型会增大cd。所以尽可能使用圆润的造型。
多余的突出会增加cd。所以负责减小风阻的朋友对汽车两只耳朵是很讨厌的。
车身表面粗糙度会影响cd值。这个基本都涂漆，只有少数概念车用布啊啥的材料，不理会。
还有，车身横截面面积越大，风阻越大。注意这个是风阻，不是风阻系数。
但是，仅仅这些基础是不够的。
实际上会遇到涡流等复杂情况，所以我们会看到，有些讲究的车，会搞些导流板导流槽，鲨鱼鳍等，引导气流。
还有用于冷却的开口，这些都是增大风阻系数却又必须的。
实际上，方程式赛车的风阻系数不低，甚至很高，因为它的尾翼和前扰流板要提供巨大的下压力，否则赛车要飞出赛道出事，所以这两个风阻系数很高。轮胎暴露在外，风阻系数也很高。但它的横截面迎风面积小，所以风阻并不高。
回到题目，不考虑美观，风阻要小，那么细长是必须的，减小横截面积。考虑到水滴的低cd，可以采取水滴造型，但不是简单的砍掉水滴下半，而是让汽车从顶部看下去像水滴。后视镜啊轮子啊隐藏就好了。这么一搞，风阻不是问题了，实用性和造型美观成问题了。
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