飞驰人生3风洞有什么用

电影飞驰人生三里，林振东说用尾流把张驰带过去是什么原理呢？尾流区域真的是张驰所谓的真空带吗？六档持笔为什么可以提速慢，但是极限速度高？今天我们就来剖析一下这些物理过程。 我们在 mathlab 当中啊，模拟一个二维流体的动力学过程。我们先简单画一个林振东的车，在 根据分子热运动速度，遵循统计力学的波尔兹曼分布，然后离散化波尔兹曼方程，计算整体的气体分子密度和流速。这些信息我们以汽车为参考系，那么就相当于这个流体啊，也就是空气，它自左向右流动， 当流体遇到汽车这个障碍物的时候，流体的方向就会被改变，并且产生涡流。我们先来看一看，流体密度越大，颜色越蓝，密度就越小。 那么我们可以看到车头附近的流体密度是最高的，相对值是一点零一，车尾部分的流体密度有降低，大概维持在了零点九八的附近。 所以说啊，张驰说我已经进入真空带了。从物理的角度来看呢，这句话是不够准确的，这里绝对不是真空带。我们再来看一看车周围，流体，速度是零点一，对应橘红色，当速度为零点一的流体遇到障碍物之后， 车头附近的流体他的速度会降低，越靠近车头呢，流体的速度就越低，比如说前车牌区域，速度几乎为零，这也很符合我们的常识，车顶和车底对应的颜色是最红的，也就说明在这里啊，流体的速度是最大的，最大的速度能达到零点一五， 车尾区域对应的颜色变蓝，就说明了这块区域的这个流体的速度是变低的，最低的速度达到了零 距离，车尾越远速度越大，并且速度随时间空间都发生了剧烈的变化。风阻公式表明啊，当风速降低为二分之一的时候，风阻会降低到四分之一， 显然躲在林振东的车后面，并且尽量的靠近，会使得张驰的车受到最小的风阻，从而补偿张驰的车六档的低扭矩，带来更快的加速度。 并且低风速导致的低风阻对于张弛稳固方向盘也是很有帮助的。那么在这个模拟过程当中呢，我们也可以看到后车四周的流体速度是远低于前车的， 但是要注意的是，这个操作虽然让后车节省了能量消耗，但是由于能量守恒啊，前车一定会有更大的能量消耗，也就是说林振东的这个操作会让自己燃油消耗速度变得更快。 所以我们总结一下就是吃尾流的本质是尾流的流速低，所以风阻小，而不是因为尾流空气密度小，甚至所谓形成了真空带。 刚才我们提到车尾的流速随时间和空间都发生了剧烈的变化，这个变化的本质呢，是产生了涡流，比如说我们生活当中经常会见到的局部小旋风， 我们对刚才速度场的图求悬度，就可以反映速度场的旋转情况，这个在物理上的操作啊，是给速度矢量场进行差程操作。可以看到呢，汽车周围流体的涡流变化，视频中红色代表涡流是顺时针旋转的，蓝色呢代表涡流是逆时针旋转的， 越红或者是越蓝，都说明了涡流越强，可以看到车顶和车底的涡流是相反方向的，并且在车尾啊可以看到顺时针和逆时针旋转的涡流是在相互的交错着，这种相互交错会导致在雨天的时候，后挡风玻璃很容易被雨水或者是周围的杂质给弄脏， 所以说后挡风玻璃一般都会有雨刷器，例如说很多后挡玻璃不够流线型的 suv 车型， 但是为什么很多三厢轿车或者是先备 suv 一 般都没有雨刷器呢？我们通过模拟啊就可以看到，这种设计当中，在后挡风玻璃附近的悬度是稳定的，流体旋转方向是沿着一个方向的，也就是沿着顺时针方向 靠近后挡风玻璃处的流体速度也很低。那么季新的六档时比提速慢，极限速度高又是怎么回事呢？ 我们试想一下，你现在要关一扇门，那你是推门的边缘去关门，还是推门的转轴附近去关门，哪一种方式更轻松呢？哪一种方式门闭合的极限速度快呢？ 我们现在把变速箱模型简化成两个齿轮的直接藕合，左边这个齿轮一代表了发动机的转轴，直接驱动的齿轮，因此这个齿轮一的转速啊，就等于发动机的转速。右边这个齿轮二呢，代表了直接驱动车轮转动的齿轮，这个齿轮二的转速啊，就等于车轮的转速。 由于两个齿轮是咬合在一起的，所以他们的线速度就是一样的，那么在理想情况下呢，发动机输出的功率只和发动机的转速相关，当发动机满负荷运转时啊，发动机和车轮的输出功率就分别如下， 简单起见呢，我们忽略损耗，假定这个发动机的功率 p 一 全部输出给了车轮 p 二，也就是说 p 一 等于 p 二。那么又因为呢，两个齿轮是咬合在一起的，所以它们的线速度啊是相等的。我们连力方程求解就可以发现以下这个规律。 也就是说呢，两个齿轮半径的比值，直接影响了两个齿轮扭矩的相对大小。档位升高，对应着 r 一 比 r 二逐渐变大，从动轮的扭矩 t 二会逐渐减小。再根据 p 一 和 p 二的关系啊，我们就可以推出以下这个关系式， 当 t 一 比 t 二逐渐变大的时候，意味着从动轮的角速度 omega 二也会逐渐增大，从动轮的转速呢，也就逐渐增大。这也就是为什么超车的时候啊，需要降档的原因，因为降低档位可以换来更大的从动轮输出扭矩，从而得到更大的加速度。 这个加速度呢，会帮助汽车快速的提速，当达到这个档位下的极限速度之后啊，速度就不会再增加，然后这个时候升高档位，也就是让 t 一 比 t 二变大， 于是 omega 二比 omega 一 也就变大，所以从动轮的角速度 omega 二啊，就会继续增大。我们最后总结一下， 低档位下扭矩强，极速低，高档位下扭矩小，极速高，这背后遵循的呢，是能量守恒定律。那么在电影里面呢，技星的六档持比，导致张驰提速慢，极限速度高，背后的原理啊，就是改变了原本六档变速箱的持比，从而让 r 一 比 r 二变大。 从以下的这个方程呢，我们就可以看出， t 二会减小，所以机芯改造的六档持笔下从动轮扭矩会比原本的六档扭矩小，因此改造后的六档加速弱。 再根据前面我们说的这一系列的原理啊，从动轮 omega 二的角速度变大，改造后的六档极速呢就会更大，你学会了吗？记得点赞关注哦！