本书是在胡克教授任主编的第5版《汽车空气动力学》一书基础上进行的改版，因胡克教授年龄原因，更换了主编，为对胡克教授表示敬意，特将其名字列入第6版书名中。本书全面描述了汽车空气动力学各方面的zui新技术发展情况，包括车辆空气动力学及设计，流体机理，油耗、功率及车辆稳定性，乘用车、跑车及赛车、商用车、摩托车、安全头盔的空气动力学，气动声学，暖风与空调技术，风洞技术，测量与测试技术，数字模拟技术。本书适合车身造型工程师、设计师、技术人员阅读使用，也可供车辆工程专业师生参考使用。

德国高版次经典图书
汇集德国空气动力学全行业专家智慧
基于号称“汽车空气动力学圣经”的胡克教授主编的前5版改版升级
在德华人专家倾力翻译
中国汽车工程学会空气动力学分会专家审稿
精装图书，印刷精美

空气动力学特性对于新型汽车来说，具有越来越重要的意义，因为汽车的许多举足轻重的品质是由空气动力学所决定的。与此同时，在燃料供应日益捉襟见肘、人们愈趋热烈地追求更具竞争力的电驱动方式的今天，汽车的能耗（亦即燃料消耗），是人们关心的焦点所在。持续上涨的燃料价格、对于污染物排放越来越严格的法律规定，以及对于汽车工业高企的消费目标，这些情况早已为人们所熟知，现在更是得到人们毫无保留的认可。不过，这绝非仅仅涉及降低空气阻力，尽管降低空气阻力这一任务常常是首当其冲的。更进一步地讲，对于污染物的排放和像zui高速度这样的行驶性能来说，空气阻力同样有着决定性的影响。但是，用CD值所表示的空气阻力系数并非问题的全部；汽车空气动力学的其他一些目标参数，对于汽车的功能而言也并非无足轻重，如升力的分配、侧风稳定性以及直行保持都影响着它的行驶特性，尤其影响着它的横向动力学性能。风噪、车身污染，乃至发动机、变速器和制动系统的冷却，都与汽车的绕流和过流特性密切相关。
即使撇开运动赛车不论，汽车的外形，也并非是以就此外形应该兑现所期望的空气动力学特性为原则来确定的。这和以飞机为例的情形不是一回事，飞机的设计以预先设定的升力目标为准。恰恰相反，汽车的外形是根据功能和生态的观点，以及首先是按照美学的要求来开发的。此时，造型被赋予突出的意义。通过造型设计，技术性的要求以与时代协调、与时尚同步的直观形态得到呈现。话说回来，汽车外形的变化具有时尚的特性，造型设计也因此必须不断地寻求新颖的表达方式。对于汽车空气动力学来说，这意味着以下两点：
· 汽车的空气动力学特性通常体现为由它的外形所产生的结果，而不是确定这种外形所依据的理由。
· 造型设计的目标，并不是某种如同民航飞机所体现的从空气动力学的角度来看完美到jizhi的形状。空气动力学总是必须与前卫的外形进行对话；在此过程中，空气动力学又必然反作用于造型设计。
按照空气动力学的说法，汽车是一种“钝体”。它的绕流以流动的分离为典型特征。而且与飞机和涡轮机的情形不同，更类似于轮船，汽车的流场不能被划分成一个个单独的、相互之间的联系不大、至少是在初始阶段可以独自予以优化的区块。这种钝体必须总是作为一个整体来对待。这一点，正是使得系统性地贯彻汽车空气动力学的理念异常困难的关键所在。汽车空气动力学工程师在解决问题时，总是依赖于经验性方法，尽管此时他能够动用风洞，能够借助于计算流体力学，或者能够利用二者之间的相互作用。为了铺平通向系统性经验的道路，本书的重点在于：
·展开对汽车空气动力学物理基础的讨论。
· 基于大都与产品有关的浩如烟海的试验结果，推导出尽可能普遍适用的流体力学关系。
·最后，阐述将这些零散的结果汇总成一个有意义的整体的策略。
和先前的5版一样，本书对乘用车和商用车的空气动力学，创纪录用车、运动车和跑车的空气动力学以及摩托车的空气动力学等内容都进行了全方位的介绍。此外还加上了安全头盔；它的空气动力学，与整车有着一致的功能要求，只是空间极其狭小。除了绕流，还介绍了汽车的过流，这里最重要的是发动机的冷却问题。由于汽车的绕流和过流紧密地联系在一起，必须对此进行模拟研究。此外，对于二者在风洞内的研究，如同在计算机上一样，采用相同的方法。不过，这些介绍并不仅仅局限于比较狭隘的空气动力学，而是包含它影响所及的或者是它所服务的相邻领域。
尽管数值空气动力学取得了长足的进步，汽车研发过程中在风洞内的试验分析，仍然是空气动力学工程师们无可替代的工作组成部分，本书将对这一方面做详细介绍。风洞是其中的重点所在。风洞的特性，必须与其自身在模拟分析方面的局限性联系起来考察。只有能够对这些不足之处加以量化，才能对风洞内获得的试验结果进行正确评价。同时，本书还将对那些涉及广泛的试验范围而发展起来的测量技术加以介绍。
本书对数值空气动力学将做深入的讨论，尽管它还有一些不足之处。归功于计算能力的不断增长最近一段时间，数值空气动力学同样也取得了进步，这使得数值方法（CFD）在此期间成为汽车研发过程中一个固定的组成部分。其目标是，用数值方法（同样也依赖经验）来优化外形，不仅借助紧随其后的试验来对数值模拟进行校验，而且使计算结果更加精细、准确。
前言●●●●●●●●●●胡克汽车空气动力学手册（原书第6版）本书适用于工业领域、科研和教育界、技术监督协会和管理部门的汽车工程师，同样适用于大学生。汽车方面的技术人员如设计师、试验工程师和计算工程师，与来自其他领域的空气动力学工作者一样，也将能从本书中受益良多。本书同样面向设计人员、专业新闻从业人员，以及汽车驾驶人员。
本书各个章节的安排，做到各自单独可读，不以深厚的空气动力学知识为前提；相应的基础理论，则在本书开头的专门章节内做了介绍。即使书中某些地方有所重叠，也并无坏处；这样的重复，更多的是为了建立起各章节内的内容之间的联系，同时服务于复习并深化与章节有关的知识。
在选择参考文献时，本书并非采取了无原则的完整性（即数据库）方法，而是注重关键性论文的引用；从这些论文中，读者能够对所涉及的问题做深入的了解。本书的参考文献，采用了课题交织而且顺序连贯的编排结构。这会使得查阅不仅迅速，而且极具效率。本书还对参数名称的一致性给予了特别重视。公式符号和其他标识在所有章节中都做了一致性处理，只有极少数的例外。
前任主编沃尔夫·海恩里希·胡克博士（Dr. Wolf-Heinrich Hucho），和根据海恩里希·哈恩博士（Dr. Heinrich Hahn）的提议在埃森市的技术之家组织了编写一个课程所用教程的几位共同作者，奠定了本书的基础。本书的第1版于1981年发行；这一版被翻译成俄语和波兰语。此后，这本书的内容不断更新和扩展，以英文的《道路交通工具空气动力学》（Aerodynamics of Road Vehicles）和德文的《汽车空气动力学》（Aerodynamik des Automobils）交替发行了4个版本。当前的这个以德语出版发行的第6版，是在一位新的主编的统领下完成的；相对于前5版，这一版进行了范围非常广泛的修订。这些修订是必不可少的，尤其是数值空气动力学和风洞技术方面的进步。正是在这些进步的基础上，置身于开发和研究工作中的汽车空气动力学工程师们，与以往相比，能够更加真实地模拟、分析、理解汽车周围的流体力学过程。由于涉及二氧化碳和有害物质排放、赛车运动中的新型控制装置，以及不断地得到深入优化的商用车和摩托车方面更为严格的立法，这次修订和更新也是十分必要的。
得到上一版几位作者的友情许可，本书的几个章节部分地承接了上一版的相应内容。非常感谢卢德格尔·吕尔曼博士（Dr .Ludger Lührmann）、居厄德·R .阿梅德博士（Dr .Syed R .Ahmed）、哥尔古恩·A .内加蒂（Dr .Grgün A .Necati）和威格伯特·科尔先生（Wigbert Kohl）所提供的数值模拟结果和测量技术资料。本书的主编还特别感谢沃尔夫·海恩里希·胡克博士的信任，感谢他将一个集数十年心血、已经打造成广为人知而且备受尊敬的标准的成功著作转交给了一个新手，感谢他由此而赋予这本著作将在至此所取得的成就的基础上继续向前推进的机会。为了保持与前几个版本的紧密联系，第6版的书名扩展成《胡克汽车空气动力学手册》。此外，这个新的版本还得益于沃尔夫·海恩里希·胡克博士的丰富经历，这些经历就体现在第1章的历史性概述之中。

托马斯·许茨

教授，工学博士，奥迪公司空气动力学与气动声学专家

前言
符号表
第1章绪论1
1 .1汽车空气动力学的任务1
1 .1 .1目标参数1
1 .1 .2汽车空气动力学表述方法2
1 .1 .3相邻专业领域5
1 .2汽车空气动力学的发展6
1 .2 .1传承与发展6
1 .2 .2超前于时代6
1 .2 .3控制参数CD9
1 .2 .4为乘用车寻找外形9
1 .2 .5“借鉴的”外形10
1 .2 .6流线型12
1 .2 .7开创性的参数研究19
1 .3从马车到汽车20
1 .3 .1冲压成形20
1 .3 .2浮桥（平底船）式车身21
1 .3 .3单厢车身24
1 .4车尾类型27
1 .4 .1Kamm型27
1 .4 .2快背型29
1 .4 .3阶背型30
1 .4 .4直背型31
1 .5方向稳定性31
1 .6商用车33
1 .7摩托车和头盔37
1 .8内流38
1 .8 .1发动机舱38
1 .8 .2乘员舱39
1 .9开发策略39
1 .9 .1细部优化39
1 .9 .2形体优化42
1 .9 .3极限值45
1 .10造型与空气动力学48
1 .11开发工具50
1 .11 .1风洞50
1 .11 .2评价方法51
1 .11 .3传统方法54
1 .11 .4整体性方法56
第2章空气动力学物理基础59
2 .1流体力学基本方程59
2 .1 .1守恒定律59
2 .1 .2流场的运动学和动力学59
2 .1 .3连续性方程62
2 .1 .4欧拉方程63
2 .1 .5伯努利方程64
2 .1 .6势论方程64
2 .1 .7纳维-斯托克斯方程65
2 .1 .8守恒定理的积分形式67
2 .2无摩擦流体动力学70
2 .2 .1关于流线图的解释70
2 .2 .2平面流动模型71
2 .2 .3涡流77
2 .3有摩擦流体动力学81
2 .3 .1雷诺数81
2 .3 .2普朗特边界层概念82
2 .3 .3边界层的分离84
2 .3 .4边界层湍流86
2 .3 .5简单物体的阻力89
2 .3 .6多体系统95
2 .3 .7过流的管系97
2 .4附录105
2 .4 .1空气的密度和黏度105
2 .4 .2压缩性的影响106
第3章能耗和行驶性能108
3 .1空气阻力所占的比重108
3 .2行驶阻力的理论110
3 .2 .1滚动阻力110
3 .2 .2空气阻力111
3 .2 .3斜坡力112
3 .2 .4加速力113
3 .2 .5行驶总阻力113
3 .2 .6举例113
3 .3行驶性能114
3 .3 .1加速性能和加速弹性114
3 .3 .2爬坡性能114
3 .3 .3最高车速115
3 .4能耗117
3 .4 .1油耗的计算方法118
3 .4 .2耗油量的测量以及它与二氧化碳排放量和能耗的转换关系120
3 .5车辆的测试循环122
3 .5 .1车辆测试循环的历史122
3 .5 .2新欧洲行驶循环（NEFZ）122
3 .5 .3适用于混合动力车的NEFZ 123
3 .5 .4美国的测试循环124
3 .5 .5亚洲的测试循环125
3 .5 .6WLTP世界轻型车辆测试规程125
3 .5 .7实际循环125
3 .6降低能耗的途径127
3 .6 .1能流图127
3 .6 .2发动机的效率和特性图128
3 .6 .3辅机129
3 .6 .4传动系统130
3 .6 .5车的重量131
3 .6 .6滚动阻力131
3 .6 .7空气阻力132
3 .7降低空气阻力的方法133
3 .7 .1继续降低阻力的可能性133
3 .7 .2重量当量133
3 .7 .3按回报率考虑的方法134
3 .8关于油耗的法规和证书135
3 .8 .1欧盟的法规135
3 .8 .2欧盟的二氧化碳标注136
3 .8 .3美国的法规137
3 .8 .4美国的二氧化碳标注137
3 .8 .5亚洲的法规139
第4章空气作用力对乘用车的影响140
4 .1空气作用力及其系数142
4 .2乘用车的流场现象146
4 .2 .1死水现象146
4 .2 .2纵向涡流152
4 .2 .3穿流152
4 .2 .4环境影响153
4 .2 .5雷诺数的影响155
4 .3空气阻力组成分析156
4 .3 .1压差阻力和摩擦阻力156
4 .3 .2微元阻力158
4 .3 .3零部件的空气动力学影响分析159
4 .4空气作用力和空气作用力矩的其他组成部分174
4 .4 .1升力和俯仰力矩174
4 .4 .2横向力和横摆力矩175
4 .4 .3滚转力矩177
4 .5空气作用力的影响178
4 .5 .1基本形状的影响179
4 .5 .2冷却空气的影响233
4 .5 .3附件243
4 .5 .4干涉267
4 .6空气动力学方面的开发过程281
4 .6 .1目标定义281
4 .6 .2项目的里程碑以及工具282
4 .6 .3示例286
4 .7系列生产的车辆的阻力和升力288
4 .7 .1依据车辆等级竞争的概述288
4 .7 .2阻力面积CD×Ax289
4 .7 .3根据EADE进行环比291
4 .7 .4车辆设计方案的影响292
4 .7 .5设备和动力化的影响294
4 .7 .6能在天花板上行驶吗？296
4 .8未来的发展297
4 .9供参考的车体几何形状299
4 .9 .1SAE参考车体299
4 .9 .2Ahmed车体300
4 .9 .3DrivAer车体301
第5章空气动力学和行驶稳定性305
5 .1非稳态气动力和气动力矩305
5 .1 .1超车过程305
5 .1 .2侧风307
5 .2车辆动力学效应329
5 .2 .1单轨模型329
5 .2 .2升力特性332
5 .2 .3降低前后轴载荷的空气动力学设计339
5 .2 .4侧风稳定性340
第6章功能、安全和舒适348
6 .1部件负荷348
6 .1 .1部件负荷及其检测348
6 .1 .2车门、车盖和外后视镜350
6 .1 .3刮水器352
6 .2敞篷行驶的舒适度357
6 .2 .1目标357
6 .2 .2车篷敞开时的气流358
6 .2 .3敞篷车风噪的产生358
6 .2 .4热舒适度358
6 .2 .5结构解决方案——敞篷车363
6 .2 .6结构解决方案——滑动天窗365
6 .3免脏367
6 .3 .1免脏基础367
6 .3 .2外来污垢370
6 .3 .3自身脏污378
第7章冷却和过流382
7 .1对冷却的要求382
7 .1 .1代表性的运行状态382
7 .1 .2部件和系统383
7 .1 .3进一步的要求384
7 .2冷却系统385
7 .2 .1发动机冷却