F1 赛车是如何运用空气动力学的？

我根据 FIA官网上可以下载到的2022年技术规则文档 + 车队们的实车图，画了今年F1的几何，用CFD（计算流体力学）进行了流场分析，本文章希望帮助F1车迷们更了解今年赛车的各种设计细节。我的各种分析也不一定对，欢迎大家一起探讨~

首先是规则限制的设计空间：

轴距等关键参数不是定死的，有一定选择范围，要求不超3600mm，我取3500mm，气动部件的规则会根据轴距而微调。

今年规则相当严格，是F1有史以来最严格，不仅给各种部件都定了很详细的区域，而且还对绝大多数部件与X/Y/Z平面的截面形状（形成几个封闭曲面，曲率半径范围，可见性等），面的法线方向范围等，进行了相当严格的限制。因此大家会发现各车队鼻翼尾翼甚至扩散器形状都基本差不多。主要的设计自由度在侧箱+引擎罩+底板附近区域。

规则的描述都是以一个参考平面(reference plane)作为基准，但是规则并没有限制该参考平面的离地间隙和前后倾角（rake），即没有限制车轮相对于control volume的高度，只要车底部中央的板不要比赛中磨损过度即可。

大rake即整车前倾，可以让鼻翼离地更近，攻角更大，鼻翼产生更多下压力；尾翼攻角也更大，尾翼下压力更大；而车越靠后的地方离地间隙会越大，导致车尾扩散器两侧端板离地更高（对于车底下压力的影响规律并不简单）；但整车迎风面积更大，阻力也更大。

小rake则可以整车离地间隙更小，减小扩散器两次和底板(floor)两侧的离地间隙，减少气流卷入车底，增加下压力。甚至可以利用floor边缘附近的部件在车跑动中受力导致的弹性形变，让其离地更近。

车队如何选取rake和离地间隙，要基于整车气动平衡的目标（比如车手的操控偏好，喜欢转向过度还是转向不足），还会影响海豚跳现象的强弱（对海豚跳，下文有根据CFD数据的分析）

*以下CFD结果都是基于60m/s车速，整车周围流场的气动计算网格量约6500万。

我目前只能算是气动布局和真车基本一致，还没有进行充分的设计迭代，车队的真车水平肯定比我这个高不少，所以我的CFD结果仅供参考~

先上整车压力分布，车底低压（冷色）即产生下压力：

整车离地间隙约4.5cm（估计比真车要大，还没充分迭代优化），整车下压力约11kN，阻力约2kN，具体部件的受力见下表：

鼻翼产生下压力，但翼下方不允许有端板，导致鼻翼下压力潜力比以前规则下的弱，鼻翼下方低压，导致下方气流偏内洗

鼻翼的dive（端板外侧的斜向上横条）可以产生涡，稍微减弱前轮后方的流动分离，或者像Haas一样，在末端突然上抬，类似格尼襟翼的效果，帮助鼻翼端板内的气流从车轮和端板间外洗出去

不同车队会对鼻翼的下压力和外洗程度有不同的取舍，外洗（车轮前攻角小，内侧攻角大）可以减弱后边车底板(floor)两侧的气流卷入底板下方，有利于floor的下压力。但内侧攻角大则不利于车底前部的进气，总之需要取舍。

规则要求刹车散热气流的进口和出口都在车轮内侧，无法像以前一样用散热气流从车轮外侧流出来产生外洗。

内洗气流经过前轮容易在轮内侧有分离，但规则包含的翼可以稍微控制轮内侧乱流不要扩大，甚至在前轮后产生一点外洗效果（我图里画的这个轮内整流形状与真实有一定差别，有点显著的流动分离了，需要调整前缘角度）

车轮上方翼减少车轮后方向上的分离，但形状是严格规定好的，各车队不能修改，其不能完美控制前轮上方尾流

Fence（允许最多四片，包括最外侧从外侧可见的基本竖向的fence）可以从迈凯伦侧边下方的小形状看出，是整体外洗的。

Fence外洗与否的差别，可以看出，fence外洗可以显著提高车底下压力

下图中红色箭头即fence形成的外洗，fence之间由于流管越来越矮，会有些高压（绿色），产生一点升力

Fence外洗的目的：

1. 图示A. 在最内侧fence与内侧车身之间形成横向扩张段，产生下压力

2. 图示B. fence下沿产生涡，在floor下方可以利用涡的低压产生下压力，同时稳定车底流动

3. 最外测fence的外洗连同车底从floor下方流出的外洗，产生涡，暂且称为edge vortex，作用类似Y250，在靠近底板和地面处是向外旋，可以减少floor边缘下方气流的向内卷入，从而提高车底负压。

4. 涡为低压区，可以减小后轮阻力，也可以用涡将气流引导至扩散器上方。

5. 但也要考虑不让涡在floor上方产生过多的低压（上方低压，为升力），需要取舍。

Fence相关的涡：

floor edge处利用其弹性，在高速下向下形变，减小其与地面距离，显著减少气流卷入车底，显著增加下压力。下图为迈凯伦出车时的离地间隙和跑起来后的离地间隙

下图为整体离地4.5cm，edge后方离地从4.5降低到1cm，即没形变（左）和有向下形变（右）和的区别，可以看出下压力显著增大，核心是靠形变减小floor edge下方的内洗

上图中floor edge后部向内卷产生涡，由于涡是低压结构，可以在floor下方产生部分下压力（后轮前方floor边缘的紫色区域）

关于一些车队关于Floor edge的设计，会在下文的各车队设计细节分析中介绍。

beam wing可以视为扩散器的二层翼，提高扩散器内气流的流速和扩张比例

有的车队也可能用更大的Rake，希望让floor前部产生更多的下压力，而非我图中的后部。比如阿斯顿马丁的高鼻翼，小红牛的高rake。高鼻翼导致其本身下压力不大，但到车底的气流更干净，可以通过高rake和fence的设计让floor前部产生更多的下压力从而整车前后气动平衡，否则，后部下压力过多，转向不足。

车身由于下压力而整体降低时，易引起海豚跳。车身的离地间隙很trick，需要仔细把握，下图为

rake 0度，reference plane距离地面4.5cm，floor edge后段由于弹性形变而下压至离地1cm

vs

rake 0度，reference plane距离地面2cm，floor edge后段由于弹性形变而下压至离地1cm

(各车队的floor与地面间形状，beam角度可能和我这个有些差别，不同车队的相同离地间隙可能效果迥异，我算的结果也只能定性理解。有可能一些车队的理想离地间隙就是1~2cm。海豚跳还和整车质量分布与气动力分布的位置关系有关。)

对海豚跳原因的理解：

同一辆车，离地间隙越小，扩散器相对于车底的空间面积扩张比例越大，越容易在扩散器内产生流动分离，而导致实际的流管扩张比骤减，导致下压力骤减（上图的floor下压力数据变化可以说明），从而车的悬挂压缩量减小，车身抬高，然后由于下压力又恢复，悬挂又被压缩，车身再降低，然后扩散器内又分离，以此往复。

奔驰的海豚跳很严重，猜测因为奔驰侧箱很小，侧箱外的气流可以更流畅的到达扩散器上表面的上方，在扩散器结束后的区域可以更有效的拉动扩散器内部的气流来提速，从而奔驰可以选择（比传统侧箱）更低的离地间隙。而离地间隙小则海豚跳不容易控制。一旦奔驰搞定海豚跳问题，实力可能大增。不过貌似奔驰引擎这赛季不太优势...

刹车散热气流的进口和出口都在车轮内侧，无法像以前一样用散热气流从车轮外侧流出来产生外洗。

内侧的翼产生上洗，从而产生下压力，且减少气流从扩散器下沿以下卷入扩散器内部

实际车队的后轮附近翼片比我这个复杂。

尾翼也可以增加车后气流上洗，帮助扩散器

尾翼没有上方端板，会在尾翼两侧后方产生强涡，将车的尾流向内收束（而非外洗）且向上引导，减少对后车的干扰（新规的目的之一）

进气口：可能因为进气道前会压强更大，因为后边有水箱之类，所以下部前探，配合反光镜连接结构，可以让侧箱上方气流更快，更不易在侧箱上方分离，从而更有效地抵达floor上方

反光镜上下方的翼片：减少反光镜后的分离区大小利于后方流动的利用潜力

红牛的Floor:

A处最外侧fence和第二层fence之间收束：猜测在其之间形成高压，可能为了影响edge vortex，不确定是想加强还是减弱，需要CFD数据支撑

B处平缓过度：估计为了防止该位置之后拉出强涡，封edge后方的卷入气流靠C和D，需要CFD数据支撑

C处两个开口和中间的弧形：利用来流打在弧形前方的上扬区域产生向下的力来降低其跑动中的离地间隙，同时释放形变自由度。同时产生涡

D: floor edge后部直接向内收（而非走到规则允许的最宽位置）：将edge vortex（无论来自于fence还是C处）放置于edge边缘斜上外方，和法拉利迈凯伦去掉edge wing后的底板形状类似

Beam wing （尾翼下方的一组翼）理念：

靠前的beam努力在靠后beam前方上方产生高压，靠后的beam相当于floor的副翼，充分利用规则所允许的攻角（和floor之间的缝隙流速++，靠后beam尾缘上方气流上洗程度++）

下图数值为下压力，红牛的beam理念(下)比我一开始随意画的beam(上)，对底板(floor)有显著提升，beam自身下压力略减少。但这个beam理念不一定适合其他车队，因为对floor的气动平衡要求，离地间隙取舍可能不同。

利用规则【没有要求side impact structure必须被包裹在侧箱之中】的漏洞，做了窄侧箱（侧箱虽小，但散热进气口可不小），且碰撞结构上各种加涡流发生器用于保护车后部气流不分离。可以让扩散器上方气流更强，引导气流从扩散器内流出。车底的扩张比允许更显著，所以奔驰整车离地间隙很小，利于车底下压力。但离地间隙过小时依旧会在扩散器内分离，导致下压力骤减，引起海豚跳。

法拉利侧箱上的弧形开槽两边是涡流发生器，当气流从开槽中流出时，经过弧形边缘产生涡

法拉利的侧箱和底板边缘用目测方式不容易看透，还没来得及做CFD来分析

利用edge vortex的旋转方向，减少edge下方的气流卷入，并将气流向下引入后轮前的floor下方，这些部件下方也能有低压，即下压力。

迭代fence的形状，高度，调节floor下方前部的下压力，和利用fence下方涡产生下压力

算各车队的floor设计，优化其内部流道形状，边缘细节

算各种侧箱理念的区别

对车底流道形状进行优化，计算不同的rake和离地间隙。这两者之间有强耦合，鉴于我精力有限，没法充分优化了......

F1气动很有意思的，大家一起玩起来啊~

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

我根据 FIA官网上可以下载到的2022年技术规则文档 + 车队们的实车图，画了今年F1的几何，用CFD（计算流体力学）进行了流场分析，本文章希望帮助F1车迷们更了解今年赛车的各种设计细节。我的各种分析也不一定对，欢迎大家一起探讨~

首先是规则限制的设计空间：

轴距等关键参数不是定死的，有一定选择范围，要求不超3600mm，我取3500mm，气动部件的规则会根据轴距而微调。

今年规则相当严格，是F1有史以来最严格，不仅给各种部件都定了很详细的区域，而且还对绝大多数部件与X/Y/Z平面的截面形状（形成几个封闭曲面，曲率半径范围，可见性等），面的法线方向范围等，进行了相当严格的限制。因此大家会发现各车队鼻翼尾翼甚至扩散器形状都基本差不多。主要的设计自由度在侧箱+引擎罩+底板附近区域。

规则的描述都是以一个参考平面(reference plane)作为基准，但是规则并没有限制该参考平面的离地间隙和前后倾角（rake），即没有限制车轮相对于control volume的高度，只要车底部中央的板不要比赛中磨损过度即可。

大rake即整车前倾，可以让鼻翼离地更近，攻角更大，鼻翼产生更多下压力；尾翼攻角也更大，尾翼下压力更大；而车越靠后的地方离地间隙会越大，导致车尾扩散器两侧端板离地更高（对于车底下压力的影响规律并不简单）；但整车迎风面积更大，阻力也更大。

小rake则可以整车离地间隙更小，减小扩散器两次和底板(floor)两侧的离地间隙，减少气流卷入车底，增加下压力。甚至可以利用floor边缘附近的部件在车跑动中受力导致的弹性形变，让其离地更近。

车队如何选取rake和离地间隙，要基于整车气动平衡的目标（比如车手的操控偏好，喜欢转向过度还是转向不足），还会影响海豚跳现象的强弱（对海豚跳，下文有根据CFD数据的分析）

*以下CFD结果都是基于60m/s车速，整车周围流场的气动计算网格量约6500万。

我目前只能算是气动布局和真车基本一致，还没有进行充分的设计迭代，车队的真车水平肯定比我这个高不少，所以我的CFD结果仅供参考~

先上整车压力分布，车底低压（冷色）即产生下压力：

整车离地间隙约4.5cm（估计比真车要大，还没充分迭代优化），整车下压力约11kN，阻力约2kN，具体部件的受力见下表：

鼻翼产生下压力，但翼下方不允许有端板，导致鼻翼下压力潜力比以前规则下的弱，鼻翼下方低压，导致下方气流偏内洗

鼻翼的dive（端板外侧的斜向上横条）可以产生涡，稍微减弱前轮后方的流动分离，或者像Haas一样，在末端突然上抬，类似格尼襟翼的效果，帮助鼻翼端板内的气流从车轮和端板间外洗出去

不同车队会对鼻翼的下压力和外洗程度有不同的取舍，外洗（车轮前攻角小，内侧攻角大）可以减弱后边车底板(floor)两侧的气流卷入底板下方，有利于floor的下压力。但内侧攻角大则不利于车底前部的进气，总之需要取舍。

规则要求刹车散热气流的进口和出口都在车轮内侧，无法像以前一样用散热气流从车轮外侧流出来产生外洗。

内洗气流经过前轮容易在轮内侧有分离，但规则包含的翼可以稍微控制轮内侧乱流不要扩大，甚至在前轮后产生一点外洗效果（我图里画的这个轮内整流形状与真实有一定差别，有点显著的流动分离了，需要调整前缘角度）

车轮上方翼减少车轮后方向上的分离，但形状是严格规定好的，各车队不能修改，其不能完美控制前轮上方尾流

Fence（允许最多四片，包括最外侧从外侧可见的基本竖向的fence）可以从迈凯伦侧边下方的小形状看出，是整体外洗的。

Fence外洗与否的差别，可以看出，fence外洗可以显著提高车底下压力

下图中红色箭头即fence形成的外洗，fence之间由于流管越来越矮，会有些高压（绿色），产生一点升力

Fence外洗的目的：

1. 图示A. 在最内侧fence与内侧车身之间形成横向扩张段，产生下压力

2. 图示B. fence下沿产生涡，在floor下方可以利用涡的低压产生下压力，同时稳定车底流动

3. 最外测fence的外洗连同车底从floor下方流出的外洗，产生涡，暂且称为edge vortex，作用类似Y250，在靠近底板和地面处是向外旋，可以减少floor边缘下方气流的向内卷入，从而提高车底负压。

4. 涡为低压区，可以减小后轮阻力，也可以用涡将气流引导至扩散器上方。

5. 但也要考虑不让涡在floor上方产生过多的低压（上方低压，为升力），需要取舍。

Fence相关的涡：

floor edge处利用其弹性，在高速下向下形变，减小其与地面距离，显著减少气流卷入车底，显著增加下压力。下图为迈凯伦出车时的离地间隙和跑起来后的离地间隙

下图为整体离地4.5cm，edge后方离地从4.5降低到1cm，即没形变（左）和有向下形变（右）和的区别，可以看出下压力显著增大，核心是靠形变减小floor edge下方的内洗

上图中floor edge后部向内卷产生涡，由于涡是低压结构，可以在floor下方产生部分下压力（后轮前方floor边缘的紫色区域）

关于一些车队关于Floor edge的设计，会在下文的各车队设计细节分析中介绍。

beam wing可以视为扩散器的二层翼，提高扩散器内气流的流速和扩张比例

有的车队也可能用更大的Rake，希望让floor前部产生更多的下压力，而非我图中的后部。比如阿斯顿马丁的高鼻翼，小红牛的高rake。高鼻翼导致其本身下压力不大，但到车底的气流更干净，可以通过高rake和fence的设计让floor前部产生更多的下压力从而整车前后气动平衡，否则，后部下压力过多，转向不足。

车身由于下压力而整体降低时，易引起海豚跳。车身的离地间隙很trick，需要仔细把握，下图为

rake 0度，reference plane距离地面4.5cm，floor edge后段由于弹性形变而下压至离地1cm

vs

rake 0度，reference plane距离地面2cm，floor edge后段由于弹性形变而下压至离地1cm

(各车队的floor与地面间形状，beam角度可能和我这个有些差别，不同车队的相同离地间隙可能效果迥异，我算的结果也只能定性理解。有可能一些车队的理想离地间隙就是1~2cm。海豚跳还和整车质量分布与气动力分布的位置关系有关。)

对海豚跳原因的理解：

同一辆车，离地间隙越小，扩散器相对于车底的空间面积扩张比例越大，越容易在扩散器内产生流动分离，而导致实际的流管扩张比骤减，导致下压力骤减（上图的floor下压力数据变化可以说明），从而车的悬挂压缩量减小，车身抬高，然后由于下压力又恢复，悬挂又被压缩，车身再降低，然后扩散器内又分离，以此往复。

奔驰的海豚跳很严重，猜测因为奔驰侧箱很小，侧箱外的气流可以更流畅的到达扩散器上表面的上方，在扩散器结束后的区域可以更有效的拉动扩散器内部的气流来提速，从而奔驰可以选择（比传统侧箱）更低的离地间隙。而离地间隙小则海豚跳不容易控制。一旦奔驰搞定海豚跳问题，实力可能大增。不过貌似奔驰引擎这赛季不太优势...

刹车散热气流的进口和出口都在车轮内侧，无法像以前一样用散热气流从车轮外侧流出来产生外洗。

内侧的翼产生上洗，从而产生下压力，且减少气流从扩散器下沿以下卷入扩散器内部

实际车队的后轮附近翼片比我这个复杂。

尾翼也可以增加车后气流上洗，帮助扩散器

尾翼没有上方端板，会在尾翼两侧后方产生强涡，将车的尾流向内收束（而非外洗）且向上引导，减少对后车的干扰（新规的目的之一）

进气口：可能因为进气道前会压强更大，因为后边有水箱之类，所以下部前探，配合反光镜连接结构，可以让侧箱上方气流更快，更不易在侧箱上方分离，从而更有效地抵达floor上方

反光镜上下方的翼片：减少反光镜后的分离区大小利于后方流动的利用潜力

红牛的Floor:

A处最外侧fence和第二层fence之间收束：猜测在其之间形成高压，可能为了影响edge vortex，不确定是想加强还是减弱，需要CFD数据支撑

B处平缓过度：估计为了防止该位置之后拉出强涡，封edge后方的卷入气流靠C和D，需要CFD数据支撑

C处两个开口和中间的弧形：利用来流打在弧形前方的上扬区域产生向下的力来降低其跑动中的离地间隙，同时释放形变自由度。同时产生涡

D: floor edge后部直接向内收（而非走到规则允许的最宽位置）：将edge vortex（无论来自于fence还是C处）放置于edge边缘斜上外方，和法拉利迈凯伦去掉edge wing后的底板形状类似

Beam wing （尾翼下方的一组翼）理念：

靠前的beam努力在靠后beam前方上方产生高压，靠后的beam相当于floor的副翼，充分利用规则所允许的攻角（和floor之间的缝隙流速++，靠后beam尾缘上方气流上洗程度++）

下图数值为下压力，红牛的beam理念(下)比我一开始随意画的beam(上)，对底板(floor)有显著提升，beam自身下压力略减少。但这个beam理念不一定适合其他车队，因为对floor的气动平衡要求，离地间隙取舍可能不同。

利用规则【没有要求side impact structure必须被包裹在侧箱之中】的漏洞，做了窄侧箱（侧箱虽小，但散热进气口可不小），且碰撞结构上各种加涡流发生器用于保护车后部气流不分离。可以让扩散器上方气流更强，引导气流从扩散器内流出。车底的扩张比允许更显著，所以奔驰整车离地间隙很小，利于车底下压力。但离地间隙过小时依旧会在扩散器内分离，导致下压力骤减，引起海豚跳。

法拉利侧箱上的弧形开槽两边是涡流发生器，当气流从开槽中流出时，经过弧形边缘产生涡

法拉利的侧箱和底板边缘用目测方式不容易看透，还没来得及做CFD来分析

利用edge vortex的旋转方向，减少edge下方的气流卷入，并将气流向下引入后轮前的floor下方，这些部件下方也能有低压，即下压力。

迭代fence的形状，高度，调节floor下方前部的下压力，和利用fence下方涡产生下压力

算各车队的floor设计，优化其内部流道形状，边缘细节

算各种侧箱理念的区别

对车底流道形状进行优化，计算不同的rake和离地间隙。这两者之间有强耦合，鉴于我精力有限，没法充分优化了......

F1气动很有意思的，大家一起玩起来啊~

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

问题太大了，就拣两三个主要的说，主要涉及基本原理部分加举例，不写公式也不放各种压力曲线了，见谅……

首先向两部车致以崇高的敬意，1965年Chaparral 2C和1968年莲花49B赛车，没有这些先驱者，我们可能还要在荒蛮之地挣扎许久。

进入正题，F1赛车产生下压力的部分可以基本上归纳为如下几点：1.前定风翼；2.后定风翼；3.底盘。当然，影响赛车空气动力设计的还牵涉到几乎所有外露部分和引擎进气散热等内部流场。

首先，说到定风翼的问题都无法避开翼型的设计，所谓翼型即一个平行于机翼对称面的截面，这是一个决定整个翼片所产生空气动力的效率的设计，涉及几何构型例如弯度，厚度和弦长。当然光有翼型是不一定能产生下压力的，还需要一个迎角，也就是真正产生下压力的来源。当迎角过大时，流动会从翼面上分离，即流动分离，此时翼型失速（Stall），这会大大减小升力以及增加阻力。

1.前定风翼

前定风翼是赛车所有部分中首先接触到来流的，所以对于后面的气动布局非常关键，包括产生三分之一的下压力，前后压力的配平以及引导气流。现代F1赛车的前翼大致包括以下布局。简而言之产生升力的部分包括Mainplane和后方的Wing Elements，上方的Cascade Wing。

主升力面用于产生大量的下压力，并与车身中后部平衡。为了增加升力（以下不区分升力，负升力和下压力），普遍的办法包括增加翼面积，增加翼型弯度和增加最大升力系数（也可以理解为增加失速迎角）。当然其他的方式也包括使用环流控制，即增加绕翼环量。

最普遍的方法为升力面的开槽。如上图，其中主升力面中有多处开槽，这是因为相对于单片结构的翼片而言，增加翼片单元的数量可以有效地推迟流动分离的发生以及显著的增大最大升力系数，此外，如果将上翼面的气流导入下翼面，可以产生一个类似吹气襟翼的效果，延缓分离。

CascadeWing在前翼中的作用已经被大幅的开发了，除了产生附加的下压力以外，一个更重要的作用是利用Outwash诱导气流离开前轮，从而减小气动阻力，如上图。

当今F1的设计中，翼片的开槽同样用于在端部产生一个翼尖涡，这一涡流发生在Y轴中心左右250mm处，称为Y250涡，这一涡流可以梳理侧箱进气口前气流，并将气流导入扩散器以及侧箱底切，有利于下压力的增大。

此外还需要了解一个概念即诱导阻力……我们都知道有限展弦比下的机翼会产生一个下洗的过程，即高压区的流动翻卷至低压区，从而减小有效迎角，进而使得有效升力和垂直于来流方向产生夹角，诱导出阻力分量。

这一现象在前定风翼中也会发生，因此我们使用Endplate即端板来遏制这一流动的干扰，从而使得翼尖的大漩涡转变成了翼尖部分一个小漩涡。在减小阻力的同时，展向的压力梯度所导致的三维流动也一定程度上被遏制，因此增加升力线斜率，这一处理的方式类似于增大翼片的展弦比。除此之外，端板承担的另一个任务是把气流推离轮胎，左图为09年F60，右图为08年F2008，随着定风翼宽度加宽，端板的导流形式也从Inwash变成了Outwash，有效避开轮胎的干扰。

GurneyFlap是固定在翼片后缘的垂直片，这一部件由著名车手Dan Gurney发明，并应用于航空器（自豪脸）。Gurney应用库塔茹科夫斯基后缘条件，作用与增加翼型弯度类似，可以增大最大升力系数，同时在合理范围内增阻。Gurney Flap起作用的范围较小，一般与弦长有关，在5%弦长内都可以起作用，F1中一般不超过20mm。

另一个重要的概念即涡发生器，即使用小展弦比的翼片产生翼尖涡，利用翼尖涡的动量掺混边界层，从而延缓分离，使得定风翼可以做成更大的弯度以及设定成更高的迎角。

底部的Turning Vane可以被视作一个涡发生器，当然，另一作用是起到类似翼刀的功效，导流的同时控制三维流动，防止外翼失速。

F1.08（帅炸了）

前定风翼一般都会在规则允许下被尽可能低的安置，这涉及到地面效应，即翼尖涡被地面的存在所阻碍，使得诱导阻力减小，从而增大有效迎角，提高升力。但是这一效应对高度极敏感，一旦离地间隙瞬间扩大，下压力也会瞬间减小，由此引发过不少事故……例如

当然，也存在中间高两边底的设计，如图F399，这种设计考虑到的是向尾部扩散器输送气流，提高扩散器工作效率。

2.扩散器

扩散器类似于半个Venturis管，但与文丘里管压缩流体不同，扩散器使用一个扩散段来减速气流。由于扩散器瞬间扩大了流管，且此时的流体依然为不可压流，因此更多的气流将从底盘或四周被吸入扩散器中，造成底盘的流速增大，压强降低。这一压强差被用于产生大量的下压力。

扩散器造成的低压区分布在整个底盘处，其中在扩散器入口处压强最小，而当气流进入扩散器后流速减慢，压强随之增大，因此扩散器本身并不产生下压力，而是诱导产生下压力的工具。

扩散器的角度，扩张曲线和离地间隙都经过严格的论证，以获得最大的升力系数和升阻比，同时防止流动在扩张通道中发生显著分离。为了减小底盘中存在的横向流动，扩散器中往往安装了导流片，

此外为了提高扩散器工作效率，很多的扩散器出口都安装了Gurney或者襟翼，即利用造低压区来提高扩散器的抽吸效率。或者像R90一样把bi-plane尾翼的下层放到扩散器出口，尾翼下方低压区域可以大幅提高扩散器的效率。

举两个例子，RB8的Coanda效应排气管和BGP001的双层扩散器

Coanda效应排气管其实来自废驱扩散器的禁用，FIA为了避免对尾气加以使用将排气管设置成了斜向上的排气方式，但这并没有阻碍纽维大神的脑洞大开。

RB8的初始设计如图，红色尾气依然通过Coanda效应的曲面被送到后轮和扩散器之间，起到密封扩散器防止后轮横向流动进入的作用，而蓝色气流则来自侧箱底切，这部分气流通过侧箱底部开口的通道被送到扩散器中央，从而形成向扩散器内部启动开口吹气的效果，大大增加流量。之后RB8推出了类似双底板的设计，主要修改了底切开口的形式和流向。

类似的设计包括迈凯轮MP4-2的立交桥，但此时尾气完全依靠Coanda流动偏转到底板上，巧妙的避开了和侧箱气流的干扰。

双层扩散器同样道理，是不断挑战规则的产物。DDD为BGP001拓展出了一条全新的气流通道，扩大了扩散器的容积。与众不同的是它在可乐瓶区域继续挖掘气流，并输送到底盘，这股气流和底盘气流混合后进入扩散器，起到增加质量流量的效果。

3.后定风翼

与前翼类似，尾翼同样涉及到翼片，端板，同时还有近五年出现的失速尾翼和DRS系统。

尾翼的迎角大小可以极大地影响赛车的行驶特性。例如在摩纳哥尾翼的迎角极大，而在蒙扎尾翼几乎不存在迎角，几乎完全放平。这是由于高速赛道下的调教要求低阻，低下压力，摩纳哥反之

下图为F1-87/88，注意上两层尾翼。

对于这类相近安置的尾翼+梁翼组合，还涉及到biplane效应，升力线模型告诉我们可以将直匀流中机翼简化为附着涡加自由涡。这两个模型相近放置时会产生相互作用，若竖直接近放置，两者都会对对方产生下洗，减小负升力，因此需要考虑安装位置的合理性。这一结构往往出现在下翼接近扩散器时，用于诱导扩散器的效率。

尾翼端板有显著的上下两处百叶窗结构，上方百叶窗减小压力差诱导的涡流，从而减阻，下方格栅则和有效处理扩散器气流或排气管尾气有关。

DRS是现在非常常用的直道提速装置。原理和上述蒙扎的尾翼调教类似。当尾翼角度变化使得阻力接近零升阻力时翼片所受阻力最小，下压力也最小，以此提升直道尾速。

失速尾翼是通过直道上减阻减升力来达到增大尾速的效果的，即F-duct。F-duct得名于首创这一技术的迈凯轮车队将气流进口放在Vodafone标志的f 字母处。在这里区分几个概念，即有限展弦比机翼在低速自由来流中所产生的阻力包括寄生阻力和诱导阻力，诱导阻力在此时的赛车运动中占非常大的比例，由于诱导阻力产生自翼片的升力，因此如果我们试图使机翼部分失速，在不大大增加压差阻力的情况下减小诱导阻力。

机智的迈凯轮工程师把这一设备的开关装在驾驶室中，当封闭驾驶室气流出口时，气流会被导致尾部造成失速，而且由于这一设计和单体壳融为一体，其他车队的复制也将变得困难。

比较少关注技术变革，有误的地方还请指正……

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

问题太大了，就拣两三个主要的说，主要涉及基本原理部分加举例，不写公式也不放各种压力曲线了，见谅……

首先向两部车致以崇高的敬意，1965年Chaparral 2C和1968年莲花49B赛车，没有这些先驱者，我们可能还要在荒蛮之地挣扎许久。

进入正题，F1赛车产生下压力的部分可以基本上归纳为如下几点：1.前定风翼；2.后定风翼；3.底盘。当然，影响赛车空气动力设计的还牵涉到几乎所有外露部分和引擎进气散热等内部流场。

首先，说到定风翼的问题都无法避开翼型的设计，所谓翼型即一个平行于机翼对称面的截面，这是一个决定整个翼片所产生空气动力的效率的设计，涉及几何构型例如弯度，厚度和弦长。当然光有翼型是不一定能产生下压力的，还需要一个迎角，也就是真正产生下压力的来源。当迎角过大时，流动会从翼面上分离，即流动分离，此时翼型失速（Stall），这会大大减小升力以及增加阻力。

1.前定风翼

前定风翼是赛车所有部分中首先接触到来流的，所以对于后面的气动布局非常关键，包括产生三分之一的下压力，前后压力的配平以及引导气流。现代F1赛车的前翼大致包括以下布局。简而言之产生升力的部分包括Mainplane和后方的Wing Elements，上方的Cascade Wing。

主升力面用于产生大量的下压力，并与车身中后部平衡。为了增加升力（以下不区分升力，负升力和下压力），普遍的办法包括增加翼面积，增加翼型弯度和增加最大升力系数（也可以理解为增加失速迎角）。当然其他的方式也包括使用环流控制，即增加绕翼环量。

最普遍的方法为升力面的开槽。如上图，其中主升力面中有多处开槽，这是因为相对于单片结构的翼片而言，增加翼片单元的数量可以有效地推迟流动分离的发生以及显著的增大最大升力系数，此外，如果将上翼面的气流导入下翼面，可以产生一个类似吹气襟翼的效果，延缓分离。

CascadeWing在前翼中的作用已经被大幅的开发了，除了产生附加的下压力以外，一个更重要的作用是利用Outwash诱导气流离开前轮，从而减小气动阻力，如上图。

当今F1的设计中，翼片的开槽同样用于在端部产生一个翼尖涡，这一涡流发生在Y轴中心左右250mm处，称为Y250涡，这一涡流可以梳理侧箱进气口前气流，并将气流导入扩散器以及侧箱底切，有利于下压力的增大。

此外还需要了解一个概念即诱导阻力……我们都知道有限展弦比下的机翼会产生一个下洗的过程，即高压区的流动翻卷至低压区，从而减小有效迎角，进而使得有效升力和垂直于来流方向产生夹角，诱导出阻力分量。

这一现象在前定风翼中也会发生，因此我们使用Endplate即端板来遏制这一流动的干扰，从而使得翼尖的大漩涡转变成了翼尖部分一个小漩涡。在减小阻力的同时，展向的压力梯度所导致的三维流动也一定程度上被遏制，因此增加升力线斜率，这一处理的方式类似于增大翼片的展弦比。除此之外，端板承担的另一个任务是把气流推离轮胎，左图为09年F60，右图为08年F2008，随着定风翼宽度加宽，端板的导流形式也从Inwash变成了Outwash，有效避开轮胎的干扰。

GurneyFlap是固定在翼片后缘的垂直片，这一部件由著名车手Dan Gurney发明，并应用于航空器（自豪脸）。Gurney应用库塔茹科夫斯基后缘条件，作用与增加翼型弯度类似，可以增大最大升力系数，同时在合理范围内增阻。Gurney Flap起作用的范围较小，一般与弦长有关，在5%弦长内都可以起作用，F1中一般不超过20mm。

另一个重要的概念即涡发生器，即使用小展弦比的翼片产生翼尖涡，利用翼尖涡的动量掺混边界层，从而延缓分离，使得定风翼可以做成更大的弯度以及设定成更高的迎角。

底部的Turning Vane可以被视作一个涡发生器，当然，另一作用是起到类似翼刀的功效，导流的同时控制三维流动，防止外翼失速。

F1.08（帅炸了）

前定风翼一般都会在规则允许下被尽可能低的安置，这涉及到地面效应，即翼尖涡被地面的存在所阻碍，使得诱导阻力减小，从而增大有效迎角，提高升力。但是这一效应对高度极敏感，一旦离地间隙瞬间扩大，下压力也会瞬间减小，由此引发过不少事故……例如

当然，也存在中间高两边底的设计，如图F399，这种设计考虑到的是向尾部扩散器输送气流，提高扩散器工作效率。

2.扩散器

扩散器类似于半个Venturis管，但与文丘里管压缩流体不同，扩散器使用一个扩散段来减速气流。由于扩散器瞬间扩大了流管，且此时的流体依然为不可压流，因此更多的气流将从底盘或四周被吸入扩散器中，造成底盘的流速增大，压强降低。这一压强差被用于产生大量的下压力。

扩散器造成的低压区分布在整个底盘处，其中在扩散器入口处压强最小，而当气流进入扩散器后流速减慢，压强随之增大，因此扩散器本身并不产生下压力，而是诱导产生下压力的工具。

扩散器的角度，扩张曲线和离地间隙都经过严格的论证，以获得最大的升力系数和升阻比，同时防止流动在扩张通道中发生显著分离。为了减小底盘中存在的横向流动，扩散器中往往安装了导流片，

此外为了提高扩散器工作效率，很多的扩散器出口都安装了Gurney或者襟翼，即利用造低压区来提高扩散器的抽吸效率。或者像R90一样把bi-plane尾翼的下层放到扩散器出口，尾翼下方低压区域可以大幅提高扩散器的效率。

举两个例子，RB8的Coanda效应排气管和BGP001的双层扩散器

Coanda效应排气管其实来自废驱扩散器的禁用，FIA为了避免对尾气加以使用将排气管设置成了斜向上的排气方式，但这并没有阻碍纽维大神的脑洞大开。

RB8的初始设计如图，红色尾气依然通过Coanda效应的曲面被送到后轮和扩散器之间，起到密封扩散器防止后轮横向流动进入的作用，而蓝色气流则来自侧箱底切，这部分气流通过侧箱底部开口的通道被送到扩散器中央，从而形成向扩散器内部启动开口吹气的效果，大大增加流量。之后RB8推出了类似双底板的设计，主要修改了底切开口的形式和流向。

类似的设计包括迈凯轮MP4-2的立交桥，但此时尾气完全依靠Coanda流动偏转到底板上，巧妙的避开了和侧箱气流的干扰。

双层扩散器同样道理，是不断挑战规则的产物。DDD为BGP001拓展出了一条全新的气流通道，扩大了扩散器的容积。与众不同的是它在可乐瓶区域继续挖掘气流，并输送到底盘，这股气流和底盘气流混合后进入扩散器，起到增加质量流量的效果。

3.后定风翼

与前翼类似，尾翼同样涉及到翼片，端板，同时还有近五年出现的失速尾翼和DRS系统。

尾翼的迎角大小可以极大地影响赛车的行驶特性。例如在摩纳哥尾翼的迎角极大，而在蒙扎尾翼几乎不存在迎角，几乎完全放平。这是由于高速赛道下的调教要求低阻，低下压力，摩纳哥反之

下图为F1-87/88，注意上两层尾翼。

对于这类相近安置的尾翼+梁翼组合，还涉及到biplane效应，升力线模型告诉我们可以将直匀流中机翼简化为附着涡加自由涡。这两个模型相近放置时会产生相互作用，若竖直接近放置，两者都会对对方产生下洗，减小负升力，因此需要考虑安装位置的合理性。这一结构往往出现在下翼接近扩散器时，用于诱导扩散器的效率。

尾翼端板有显著的上下两处百叶窗结构，上方百叶窗减小压力差诱导的涡流，从而减阻，下方格栅则和有效处理扩散器气流或排气管尾气有关。

DRS是现在非常常用的直道提速装置。原理和上述蒙扎的尾翼调教类似。当尾翼角度变化使得阻力接近零升阻力时翼片所受阻力最小，下压力也最小，以此提升直道尾速。

失速尾翼是通过直道上减阻减升力来达到增大尾速的效果的，即F-duct。F-duct得名于首创这一技术的迈凯轮车队将气流进口放在Vodafone标志的f 字母处。在这里区分几个概念，即有限展弦比机翼在低速自由来流中所产生的阻力包括寄生阻力和诱导阻力，诱导阻力在此时的赛车运动中占非常大的比例，由于诱导阻力产生自翼片的升力，因此如果我们试图使机翼部分失速，在不大大增加压差阻力的情况下减小诱导阻力。

机智的迈凯轮工程师把这一设备的开关装在驾驶室中，当封闭驾驶室气流出口时，气流会被导致尾部造成失速，而且由于这一设计和单体壳融为一体，其他车队的复制也将变得困难。

比较少关注技术变革，有误的地方还请指正……

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

非专业随便说说...都是入门内容

F1的空气动力就是要让下压力尽可能大的同时确保阻力不太大...

先说阻力

首先车头尖尖的...我也就会这样形容了...阻力很小

其次,从圆柱绕流可以看出高速时车尾拉出来的低压和乱流也会带来很多阻力

所以大家都会想办法让车尾更细更窄,让气流紧贴车身流过,于是这里（车腰）就被叫成了可乐瓶

这是今年可怜的迈记赛车,真的很像可乐瓶

细心的话会发现车尾并不是闭合的

这是为了让从侧向进入的用于冷却空气流出，再加上排气管吹出的废气可以进一步减少尾部的阻力

另外底盘也很光,减小了气流流过的阻力

啧啧啧...不过这是F3

再来说下压力吧

是为了把赛车紧紧压在赛道上,让轮胎有更强的抓地力,来提升弯道和刹车性能

其实跟把飞机机翼反着用是一样的

上面第一幅图大概就是倒着的机翼,利用上下气流流过的距离不同产生速度差,流速快气压低,制造下压力.但这样低速下下压力很小

第二个里面下压力很足但是高速时阻力会特别大...看圆柱绕流那图

所以大部分叶片都是二者的结合,就是第三幅图

具体的应用就是前翼

每一片小翼都可以提供下压力.

除此之外前翼还有把气流导过车轮减小阻力,和把气流导进前刹车风道（下图红圈）冷却刹车的作用

至于尾翼,是双层,为了让下压力大些

不过由于尾翼的倾角更大,更容易出现失速（高速时）

机翼就是反的尾翼

那个分离涡会带来阻力,影响下压力

所以一些车队会在尾翼下安装小翼将气流上导,相当于整理了尾翼后面高速下气流,提升了失速临界,这样就可以用倾角更大的尾翼产生更大的下压力

常常听到的DRS是作用在尾翼上的,DRS开启时上层尾翼会被放平,牺牲一部分下压力以减小阻力,来获得更快的加速和直道尾速帮助超车.但是减小下压力并不利于过弯

还有车尾扩散器

也就是底盘尾部的翘起,和尾翼的下表面是一个作用,让气流相对车的上表面变快

最后说一下鼻锥

鼻锥要为车头提供下压力,还要将更多的气流导入底盘,流经扩散器给车尾下压力.但设计不能随心所欲,更需要考虑碰撞测试

比如法拉利的长鼻锥把更多的空气用来给车头提供下压力,而且够长能轻易通过碰撞测试

印度力量保留了鼻锥的长度,开两个孔将气流导入底盘

迈凯伦用了短鼻锥,确保最多的空气可以流经底盘,至于那跟能爆前车菊花的棍子是为了通过碰撞测试...威廉姆斯的那根更长

最最后,这是基于这两年的规则,空气动力的限制特别多,双层扩散器,排气吹气,底盘效应,失速尾翼之类都被禁了...

大概就这样了,如有错误请指出.

--------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

关于圆柱绕流大概说一下...

气体被认为是有粘性的,所以流速低时绕过圆柱的路线是紧贴表面的

当流速变快,气体分子的动量更大,一部分气体流过时不再附着圆柱表面,就形成了低压区

对于车来说,车后压力低,就有了向后的力

再补充下那个尾翼失速

迈凯伦以前是用过失速尾翼,后来还被各车队效仿,不过已经被禁了好久

失速可以减少尾翼产生的下压力和阻力

在直道上少了阻力当然能跑的更快,少点下压力也没什么问题

但是弯道上少了下压力当然会更慢

所以以前的失速尾翼也只是让车手可以在尾翼上开一条缝,或者之后几年的设计是打开一条气道,让气流可以通到尾翼后面达到失速的目的

现在没有失速尾翼还有DRS(开启时放平尾翼)也是减小阻力和下压力

所以奔驰尾翼下用的小翼是为了防止高速过弯时尾翼失速

总之直道上尾翼失速和弯道不失速都是为了更快

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

非专业随便说说...都是入门内容

F1的空气动力就是要让下压力尽可能大的同时确保阻力不太大...

先说阻力

首先车头尖尖的...我也就会这样形容了...阻力很小

其次,从圆柱绕流可以看出高速时车尾拉出来的低压和乱流也会带来很多阻力

所以大家都会想办法让车尾更细更窄,让气流紧贴车身流过,于是这里（车腰）就被叫成了可乐瓶

这是今年可怜的迈记赛车,真的很像可乐瓶

细心的话会发现车尾并不是闭合的

这是为了让从侧向进入的用于冷却空气流出，再加上排气管吹出的废气可以进一步减少尾部的阻力

另外底盘也很光,减小了气流流过的阻力

啧啧啧...不过这是F3

再来说下压力吧

是为了把赛车紧紧压在赛道上,让轮胎有更强的抓地力,来提升弯道和刹车性能

其实跟把飞机机翼反着用是一样的

上面第一幅图大概就是倒着的机翼,利用上下气流流过的距离不同产生速度差,流速快气压低,制造下压力.但这样低速下下压力很小

第二个里面下压力很足但是高速时阻力会特别大...看圆柱绕流那图

所以大部分叶片都是二者的结合,就是第三幅图

具体的应用就是前翼

每一片小翼都可以提供下压力.

除此之外前翼还有把气流导过车轮减小阻力,和把气流导进前刹车风道（下图红圈）冷却刹车的作用

至于尾翼,是双层,为了让下压力大些

不过由于尾翼的倾角更大,更容易出现失速（高速时）

机翼就是反的尾翼

那个分离涡会带来阻力,影响下压力

所以一些车队会在尾翼下安装小翼将气流上导,相当于整理了尾翼后面高速下气流,提升了失速临界,这样就可以用倾角更大的尾翼产生更大的下压力

常常听到的DRS是作用在尾翼上的,DRS开启时上层尾翼会被放平,牺牲一部分下压力以减小阻力,来获得更快的加速和直道尾速帮助超车.但是减小下压力并不利于过弯

还有车尾扩散器

也就是底盘尾部的翘起,和尾翼的下表面是一个作用,让气流相对车的上表面变快

最后说一下鼻锥

鼻锥要为车头提供下压力,还要将更多的气流导入底盘,流经扩散器给车尾下压力.但设计不能随心所欲,更需要考虑碰撞测试

比如法拉利的长鼻锥把更多的空气用来给车头提供下压力,而且够长能轻易通过碰撞测试

印度力量保留了鼻锥的长度,开两个孔将气流导入底盘

迈凯伦用了短鼻锥,确保最多的空气可以流经底盘,至于那跟能爆前车菊花的棍子是为了通过碰撞测试...威廉姆斯的那根更长

最最后,这是基于这两年的规则,空气动力的限制特别多,双层扩散器,排气吹气,底盘效应,失速尾翼之类都被禁了...

大概就这样了,如有错误请指出.

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关于圆柱绕流大概说一下...

气体被认为是有粘性的,所以流速低时绕过圆柱的路线是紧贴表面的

当流速变快,气体分子的动量更大,一部分气体流过时不再附着圆柱表面,就形成了低压区

对于车来说,车后压力低,就有了向后的力

再补充下那个尾翼失速

迈凯伦以前是用过失速尾翼,后来还被各车队效仿,不过已经被禁了好久

失速可以减少尾翼产生的下压力和阻力

在直道上少了阻力当然能跑的更快,少点下压力也没什么问题

但是弯道上少了下压力当然会更慢

所以以前的失速尾翼也只是让车手可以在尾翼上开一条缝,或者之后几年的设计是打开一条气道,让气流可以通到尾翼后面达到失速的目的

现在没有失速尾翼还有DRS(开启时放平尾翼)也是减小阻力和下压力

所以奔驰尾翼下用的小翼是为了防止高速过弯时尾翼失速

总之直道上尾翼失速和弯道不失速都是为了更快

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

F1赛车对于空气动力学的主要运用前面的答主已经说得很全面了，我这里就只来补充几个容易被忽略的点。

1. 双层扩散器(Double Diffuser)

在BGP被称为Slit Diffuser, 真正的作用其实除了常规理解的双层所以增加容积以外(当然这是很重要的一个点), 更重要的作用在于把扩散器的Kick-Line (KL) 向前推进到了变速箱之前。

先来看一张比较贴近现代F1的CFD图片 - 主要是展示一下F1底板的全貌。(CFD simulations and flow visualisations conducted by TotalSim. Many thanks to Nic Perrin for releasing his F1 car as an open source model to analyse)

图中红线标出来的部分就是扩散器的KL, 顾名思义就是扩散器开始的地方，在此线往前的所有底板都是平的，所以整个底板静压(Cp)最低的一根线就在图示的KL处。 一般来说如果没有规则限制那大家都会把这根线往前推到底板七点(Floor LE), 而FIA对于这根线的位置是有X方向限制的，所以BGP的Slit DF在大概图示蓝色星星的地方开了一个1mm宽的口(随手画的，位置大概在变速箱之前)，作为额外扩散器的进口，但同时也在实际效应上把KL提前了很长一段距离，从而非常有效的提高了额外扩散器的工作效率，同时为主扩散器清理了气流。

在BGP的双层扩散器惊艳亮相之后，各车队也纷纷推出了自己的版本。其中RB5的设计很有意思(下图，图源见水印)，直接在KL之前开了一个横向的开口，给额外扩散器提供了一个很大的入口 - 利用了与BGP不同的规则Intepretation. 这个方案好处在于更有效的额外扩散器，但非常难设计好flow alignment, 以及工作窗口会受限于非常小的RH range. 考虑到当时赛季已经开始，RB的变速箱结构已经固定且侧向空间不足，所以RB即便想做成BGP版本也在layout上不可行了。

2. Quadruplane

近十年来很多人(包括F1行业内的不少Aero)都认为当年BGP的火星车得以搅乱整个F1格局靠的是双层扩散器，这也成为09赛季其他车队不断尝试模仿研发的重中之重。但事实上BGP真正革命性的套件在于扩散器旁边的这一位 - Quadruplane(见下图红圈，图源见水印).

Quadruplane是固定在后轮内侧的，从侧面上看由一系列除了第一片翼外高度垂直的层叠小翼片组成。它不仅本身产生非常强的低Cp区域，同时将扩散器上表面的高CpT气流导入侧边缘形成very powerful Lateral Boundary Condition，"密封"扩散器下工作表面，减少Tire Squirt对其的影响。除此之外，Quadruplane真正革命性的意义在于在所有人都还在研究最大限度开发利用扩散器高度方面的抽吸效应时，Quadruplane带来了侧向扩散(High Lateral Expansion, HLE)的可能性，and DID it. 这在十年后今天的F1已经成为常识，但在当时可以说是一个设计认知上的翻转，即便在BGP内部也是有很大争议。而对于F1来说，we are lucky that they made it happen.

3. Y250 Vortex

上面的答主介绍了Y250 Vortex以及它的作用，这里有一点需要补充的是现在的F1赛车上，Y250作为一个相当重要的控制赛车中后部气流的Vortex, 已经不再单打独斗了，而是与Front Turning Vane(FTV) Vortex组成一对Vortex Pair共同作用。而广义上来说鼻锥-车架下方从前翼Pillar到BargeBoard(似乎在哪看到过有个响亮的名字叫破风板，赞一个)之间的一系列部件都属于FTV系统。 至于到底如何安置这一对涡在如今的F1仍然还是个很有争执讨论的点。同时由于这是我目前负责设计的套件，所以具体细节就不适合在此讨论了。

祝好。

FF Today: 09赛季第一次冬测的时候，Jenson首次试驾BGP001, 跑了两圈回来说这车太烂了哪儿都不对，没法开。然后大家把圈速对比递给他看了一眼 - 比其他车轻松快2s. 于是乎他就开始突然开始觉得啊其实也没有那么糟糕。

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

F1赛车对于空气动力学的主要运用前面的答主已经说得很全面了，我这里就只来补充几个容易被忽略的点。

1. 双层扩散器(Double Diffuser)

在BGP被称为Slit Diffuser, 真正的作用其实除了常规理解的双层所以增加容积以外(当然这是很重要的一个点), 更重要的作用在于把扩散器的Kick-Line (KL) 向前推进到了变速箱之前。

先来看一张比较贴近现代F1的CFD图片 - 主要是展示一下F1底板的全貌。(CFD simulations and flow visualisations conducted by TotalSim. Many thanks to Nic Perrin for releasing his F1 car as an open source model to analyse)

图中红线标出来的部分就是扩散器的KL, 顾名思义就是扩散器开始的地方，在此线往前的所有底板都是平的，所以整个底板静压(Cp)最低的一根线就在图示的KL处。 一般来说如果没有规则限制那大家都会把这根线往前推到底板七点(Floor LE), 而FIA对于这根线的位置是有X方向限制的，所以BGP的Slit DF在大概图示蓝色星星的地方开了一个1mm宽的口(随手画的，位置大概在变速箱之前)，作为额外扩散器的进口，但同时也在实际效应上把KL提前了很长一段距离，从而非常有效的提高了额外扩散器的工作效率，同时为主扩散器清理了气流。

在BGP的双层扩散器惊艳亮相之后，各车队也纷纷推出了自己的版本。其中RB5的设计很有意思(下图，图源见水印)，直接在KL之前开了一个横向的开口，给额外扩散器提供了一个很大的入口 - 利用了与BGP不同的规则Intepretation. 这个方案好处在于更有效的额外扩散器，但非常难设计好flow alignment, 以及工作窗口会受限于非常小的RH range. 考虑到当时赛季已经开始，RB的变速箱结构已经固定且侧向空间不足，所以RB即便想做成BGP版本也在layout上不可行了。

2. Quadruplane

近十年来很多人(包括F1行业内的不少Aero)都认为当年BGP的火星车得以搅乱整个F1格局靠的是双层扩散器，这也成为09赛季其他车队不断尝试模仿研发的重中之重。但事实上BGP真正革命性的套件在于扩散器旁边的这一位 - Quadruplane(见下图红圈，图源见水印).

Quadruplane是固定在后轮内侧的，从侧面上看由一系列除了第一片翼外高度垂直的层叠小翼片组成。它不仅本身产生非常强的低Cp区域，同时将扩散器上表面的高CpT气流导入侧边缘形成very powerful Lateral Boundary Condition，"密封"扩散器下工作表面，减少Tire Squirt对其的影响。除此之外，Quadruplane真正革命性的意义在于在所有人都还在研究最大限度开发利用扩散器高度方面的抽吸效应时，Quadruplane带来了侧向扩散(High Lateral Expansion, HLE)的可能性，and DID it. 这在十年后今天的F1已经成为常识，但在当时可以说是一个设计认知上的翻转，即便在BGP内部也是有很大争议。而对于F1来说，we are lucky that they made it happen.

3. Y250 Vortex

上面的答主介绍了Y250 Vortex以及它的作用，这里有一点需要补充的是现在的F1赛车上，Y250作为一个相当重要的控制赛车中后部气流的Vortex, 已经不再单打独斗了，而是与Front Turning Vane(FTV) Vortex组成一对Vortex Pair共同作用。而广义上来说鼻锥-车架下方从前翼Pillar到BargeBoard(似乎在哪看到过有个响亮的名字叫破风板，赞一个)之间的一系列部件都属于FTV系统。 至于到底如何安置这一对涡在如今的F1仍然还是个很有争执讨论的点。同时由于这是我目前负责设计的套件，所以具体细节就不适合在此讨论了。

祝好。

FF Today: 09赛季第一次冬测的时候，Jenson首次试驾BGP001, 跑了两圈回来说这车太烂了哪儿都不对，没法开。然后大家把圈速对比递给他看了一眼 - 比其他车轻松快2s. 于是乎他就开始突然开始觉得啊其实也没有那么糟糕。

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

这个视频比较直观，气动布局的效果对F1赛车至关重要。

纪客视界持续发布由纪录片之家字幕团队译制的海外短视频和海外纪录片精彩剪辑。

F1 赛车是如何运用空气动力学的？

这个视频比较直观，气动布局的效果对F1赛车至关重要。

纪客视界持续发布由纪录片之家字幕团队译制的海外短视频和海外纪录片精彩剪辑。