汽车姿态流畅度的美学原理——轮廓趋势篇

前文中，基于数学中“曲率连续”的概念，寻找到了一种对线条流畅度、连贯性的判断方法。

然而，对于汽车的整个外形轮廓来说，

数学方法并不能让我们找到对于整体“流畅性”感觉产生的动力源头。

一、物理中的流畅性研究分支——流体力学

在物理学中，与流畅性有关的是力学中的一个分支——“流体力学”。

流体力学主要研究在各种力的作用下，流体本身的静止状态和运动状态以及流体和固体界壁间有相对运动时的相互作用和流动规律。

由上图可以看出，对于阻力的研究是流体力学中重要的一环，

对于物体来说，在流体中流畅度的决定因素就是形状所带来的阻力影响。

以下着重研究形状阻力与整体形态的关系。

1.边界层分离与压差阻力

众所周知，流体中运动的物体会受到阻力作用，

压差阻力是气动阻力的主要组成部分，

对于一般的物体，压差阻力主要是由于边界层分离产生的。

边界层分离：气流无法依附物理表面而脱离，即发生了边界分离现象。

流体发生边界分离后在附近产生真空区域，由于气压较前部更低而形成反推力。

2.后部阻力

基于边界层分离理论，物体后部的形状是最为关键的。

因为物体后部的形状决定了边界层分离的位置，从而决定了物体表面的压力分布。

这一原理就是，当把物体的后半部分拉长，

让其缓慢地变窄，其表面流体的速度将缓慢降低，

就可以避免或者降低边界层分离，从而减小后部低压区，减小了压差阻力。

3.前部阻力

虽然物体后部的形状对阻力大小是决定性的，

但是物体的前部也需要保持一定的圆滑度，

圆润的前形状

否则流体就会在尖角处过早分离，分离的气流就在周围形成了阻力。

平直的前部形状使两边气流抛射出去

而当在空气中运动的物体超过音速以后，会将空气强烈压缩形成激波阻力，

此时物体的头部的形状需要设计成尖锐的锥形来刺破音障，

就像尖锐的斧子劈开木桩一样。

尖锥刺破音障

所以要想降低前部阻力，

物体前部造型应设计得较为圆润、或者是较为尖锐的锥形。

三、汽车侧面流畅度衡量要素模型

综合以上基本的物理原理可知，优异的空气动力学外形涉及三大关键要素：

前部阻力、后部阻力和迎风截面积。

1.模型转化

为了转化为适用于汽车外形的模型，先引入前文中研究阻力的简化梭形模型。

由于目前量产汽车的底部必然为平直状态，

所以以梭形的水平中线处为基准，去除下半部分，只保留上半部分的形态。

如此便获得了贴近汽车外形的对应模型，

主要利用此框架三角来衡量汽车外部轮廓的流畅程度。

2.关联对应要素

将流体形状阻力中的三大要素与轮廓中的具体部分逐个对应，

可得到衡量车身侧面姿态流畅度的具体指标如下图/表所示：

只要通过逐一比对以上关键要素的参数大小，

便可以精确地判断出车辆外形轮廓流畅度的趋势，

关键指标更好的轮廓本质上意味着更小的阻力预期，自然表现出流畅的感觉。

四、低风阻车型举例

以下举一些极低风阻车型的实例：

大众XL1(图片) 风阻0.189Cd

奔驰EQXX 风阻0.17Cd

广汽埃安ENO.146 0.146Cd

可以明显地发现，这些风阻性能优越的车型的轮廓框架三角的尾部较为修长，

后部的长度非常明显地超越了前部的长度。

五、结语

在物理性因素的作用下，

我们对于流畅的审美感受被引向了一些关键视觉特征，

例如长而舒展的溜背造型，低矮而又尖锐的车头等，

这些都是物理因素作用下的形式体现，进而深入人心形成一种固定下来的美学经验。

大自然中流体与流畅性的视觉经验

但不得不说的是，由于物理尺寸的限制，

很多车型在“实用性”这条无法打开的枷锁面前，

并不能获得完美的流畅性视觉美感，不可谓不遗憾。

以上，基于数学、物理学科下的汽车侧面轮廓流畅性的评判方法已全部完成，

它们是汽车侧面姿态的重要组成部分。

接下来将利用这一系列的模型，

基于量化的数值，对具体车型姿态的美感展开准确而详细的测评。