面向侧风行驶安全性的车身外流场湍流数值模拟与优化(4)
侧向力和横摆力矩都会影响汽车的行驶稳定性。在非对称气流中，横摆力矩有使汽车绕 z 轴转动的趋势。如果所产生的横摆力矩有减小的作用，汽车的气动性能稳定。
(3) 侧倾力矩
受到来自车身侧面及其周围气流的影响，产生了绕 X 轴的侧倾力矩。其表达式为：
M_x=1/2 AaρV_∞^2 C_(M_x ) (2-4)
式中，
C_(M_x ) —侧倾力矩系数；a—轴距。
该力矩通过悬挂系统至左右车轮，引起车轮负荷的变化，对应于回转力矩的方向，使得其中一个车轮负荷增加，另一个车轮负荷减小，改变了汽车的转向特性。
侧倾力矩对汽车左右车轮的质量分配有较大的影响，并且直接影响到汽车的侧倾角，侧倾力矩主要是由车身侧面形状决定的，一般侧面流线型好的汽车，侧倾力矩相对较小，汽车的高度和宽度对侧倾力矩影响很大，一般低而宽的汽车侧倾力矩系数比高而狭长的汽车侧倾力矩系数小。汽车设计时，应尽量使风压中心接近侧倾轴线。
(4) 气动升力及纵倾力矩
由于汽车车身上部和下部的气流速度不同，导致车身上部和下部形成压力差，产生升力及纵倾力矩，气动升力的计算公式如下：
F_z=1/2 AρV_∞^2 C_z (2-5)
式中，
CZ—气动升力系数。
纵倾力矩的计算公式如下：
M_y=1/2 AaρV_∞^2 C_(M_y ) (2-6)
式中，
C_(M_y ) —纵倾力矩系数。
侧风作用下的轻型高速汽车，车身前部可能又较大的局部升力，汽车进风口处的冷却气流会使流过汽车的气流发生明显的变化，导致对升力的影响。作用在汽车上的空气，有35％~40％从车身上流过，10％~15％从下面流过，25％从侧面流过，所以减小车身上下的压力差，使大量的气流流经侧面，可以减小升力。使底板下部流线型化，压低发动机罩前端，减缓前风窗倾角，都可以减小前端升力。
升力和纵倾力矩对于高速行驶的汽车操纵稳定性影响较大。如果在设计阶段没有充分考虑升力的问题，升力在强风时可达几百甚至几千牛顿。这一附加力减轻了前轮的负荷，破坏了汽车的操纵性；使得后轮负荷减小，驱动力减小。升力与侧向力的合力具有两次曲线式的增长趋势，对侧风稳定性的影响非常大。[1][2]