看這些賽車，假如不是資深技術(shù)車迷，你甚至有可能認(rèn)為他們采取的就是同一種設(shè)計(jì)。誒，是不是忽然間就有了一種“我上我也行”的錯(cuò)覺呢？是的，紅牛的側(cè)箱似乎被很多車迷認(rèn)為已經(jīng)是標(biāo)準(zhǔn)答案了，但是，你先別急，讓我們把攝像機(jī)抬起來看看。

怎么樣？看著熟悉嗎？請(qǐng)各位馬修系好安全帶，本期賽車風(fēng)云錄，我們一起來剖析下這種類似法拉利風(fēng)格的側(cè)箱，看看它為什么能引領(lǐng)新的潮流。

直到某梅姓車隊(duì)一拍腦袋丟掉它之前，在過去的賽季里面，側(cè)箱一直是各家車隊(duì)設(shè)計(jì)的重點(diǎn)區(qū)域。由于側(cè)箱還承擔(dān)著油液、水、電子元件等等的散熱任務(wù)，它的設(shè)計(jì)不僅僅是在空氣動(dòng)力學(xué)上的考量，更是橫跨力學(xué)、熱工等各大學(xué)科，多方妥協(xié)下的成果。簡(jiǎn)單舉例，如果你忽視了散熱的重要性，你的引擎呢，大概就會(huì)像這樣成為高科技烤箱；你的駕駛呢，感受大概就像在干燥路面換上雨胎，嘶，怎么這些似乎都是法拉利整出來過的活？

好啦，不開玩笑。2022賽季和2023賽季法拉利的側(cè)箱只是進(jìn)行了某些區(qū)域的微調(diào)，但是大體的設(shè)計(jì)思路還是一脈相承的，首先引入眼簾的就是這段激進(jìn)的下切。很多技術(shù)解析只是簡(jiǎn)單說明這種設(shè)計(jì)會(huì)增加外洗氣流，但是，為什么呢？如果你也曾經(jīng)像我一樣作死把手伸出車窗，當(dāng)你的手迎著風(fēng)向的時(shí)候，你一定會(huì)感受到大量的阻力。是啊，這種設(shè)計(jì)難道不是只會(huì)徒增阻力嗎？答案當(dāng)然是否定的，接下來的內(nèi)容有點(diǎn)干，但是如果你能吃透，相信你將會(huì)對(duì)賽車的設(shè)計(jì)有一種全新的理解。

在之前的節(jié)目中我們有提到過邊界層分離和翼片失速的概念，這是航空航天領(lǐng)域常見的現(xiàn)象。邊界層從物體表面分離時(shí)，會(huì)發(fā)生渦旋脫落，使得后表面壓強(qiáng)大大降低，阻力急劇增加。這時(shí)候彈幕區(qū)該有野生紐維問了，那這樣幾乎正面朝著來流方向的下切難道不會(huì)直接造成分離現(xiàn)象嗎？某種程度上來說，這話沒錯(cuò)。但流體在沿壁面流動(dòng)的時(shí)候，如果突然遇到了一個(gè)角度極大的轉(zhuǎn)折，例如遇到一個(gè)臺(tái)階的時(shí)候，會(huì)發(fā)生一種叫做“臺(tái)階流動(dòng)”的現(xiàn)象。我們就拿這篇“后向臺(tái)階 湍流分離流動(dòng)中的 三維低頻擺動(dòng)研究”，還是算了吧……大家也不用擔(dān)心，簡(jiǎn)單來說，在這種情況下，氣流在分離后，由于康達(dá)效應(yīng)，它們還會(huì)在下游的某個(gè)部分重新附著，這個(gè)過程被稱為“再附著”，這給氣流分離后徒增阻力的情況提供了解決方案。而在臺(tái)階拐點(diǎn)處由于分離區(qū)和來流之間的速度差，將會(huì)形成一個(gè)（或兩個(gè)）較大的“分離泡”。這個(gè)分離泡正是這些工程師們要考慮的關(guān)鍵因素，由于分離泡的流動(dòng)特性會(huì)造成阻力，如何在收益和阻力之間達(dá)到平衡，是這種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)重點(diǎn)。

希望你還留在這個(gè)視頻里，上述內(nèi)容總結(jié)一下就是，這樣的臺(tái)階流動(dòng)是十分有效的氣流控制手段，尤其是前向階梯，經(jīng)過合理的設(shè)計(jì)，氣流仍然會(huì)在下游重新附著在車體上。無論是“前向臺(tái)階”還是“后向臺(tái)階”，作為可以將流場(chǎng)“重新洗牌”的神器，廣泛存在于賽車設(shè)計(jì)中。這篇關(guān)于格尼襟翼[亞杰2]?的論文，就很好地論證了在翼片尾部利用前向臺(tái)階流增加下壓力的可能，測(cè)試數(shù)據(jù)顯示這可以增加將近百分之20到百分之30的下壓力。這可不僅僅是紙上談兵，看看這些照片吧。怎么樣，是不是一直沒有發(fā)現(xiàn)他們的存在呢？

側(cè)箱的大角度下切設(shè)計(jì)，就非常巧妙的應(yīng)用了氣流的前向階梯流動(dòng)效應(yīng)。規(guī)則大改導(dǎo)致傳統(tǒng)的破風(fēng)板被取締后，很多車隊(duì)的替代做法便是在進(jìn)氣口下方，通過大角度下切制造出一個(gè)強(qiáng)勁的高壓區(qū)域，將輪胎亂流抵擋在車體之外，你甚至可以稱他為一種氣動(dòng)的破風(fēng)板。更妙的是，由于“臺(tái)階流效應(yīng)”的存在，氣流很快就能以設(shè)計(jì)好的方式重新附著在車體后部，再配合底板的文丘里通道入口處的大型列板，前輪的亂流可以被有效地排除在外。同時(shí)，大量高能量的下洗氣流將密封住底板邊緣，從而提高整塊底板的效率；甚至這塊高壓區(qū)域本身也可以由于壓差的存在，產(chǎn)出額外的下壓力。（值得一提的是法拉利的地板看上去總是平平無奇？但其實(shí)其他車隊(duì)的開孔也好，裂紋也好，或者利用特別連接方式搞出來的底面也好，猜測(cè)都是為了最大程度地變形去接近路面。法拉利可能為了滿足剛度需要不能進(jìn)行開孔，而只是一整塊完整的底板？或許其他層面的優(yōu)勢(shì)已經(jīng)能讓他們的底板足夠接近地面）

同樣的大角度變化也出現(xiàn)在了F1-75的尾部，我們推測(cè)它的目的是利用康達(dá)效應(yīng)，控制車身側(cè)面的氣流向中軸線轉(zhuǎn)彎，最終瞄準(zhǔn)梁翼。這樣一來，干凈的氣流吸附在車身側(cè)面直到最后一刻，輪胎亂流被穩(wěn)穩(wěn)地推開到車身以外。這其實(shí)也是有風(fēng)險(xiǎn)的，因?yàn)槲覀儚恼戏絹砜?，氣流在最后一刻才?huì)向中軸線轉(zhuǎn)彎，這確實(shí)會(huì)讓尾部更加安全，但相比其他風(fēng)格的側(cè)箱還是會(huì)有大量的氣流被拍在后輪上，即使前方的“氣動(dòng)破風(fēng)板”已經(jīng)極力削弱了這股亂流的強(qiáng)度，但它還會(huì)帶來不可被忽略的阻力。工程師們需要在其中做出取舍，但即使是最精密的風(fēng)洞也無法模擬所有的工況，所以在2023賽季我們看到了相同思路下的更加優(yōu)化的側(cè)箱設(shè)計(jì)，他們?cè)谖膊渴褂昧烁尤岷偷倪^渡，來在兩者間尋求新的平衡。理論上來說是變好了，至少在這個(gè)思路下他們做的更好了，emmmm，總不能真的負(fù)升級(jí)吧？

“臺(tái)階”一詞可能讓各位馬修覺得只有非常大的車身變化才能實(shí)現(xiàn)這種效果，可實(shí)際上即使不利用“階梯狀”的車身，僅僅是小規(guī)模的凸起或者凹陷，也能控制氣流的分離、附著等，不過這聽起來就不像是我們普通人能理解的領(lǐng)域了。在這個(gè)級(jí)別的技術(shù)競(jìng)賽里面，任何的氣流分離、附著、再分離、再附著都是精心設(shè)計(jì)好的，畢竟這些拿著頂級(jí)薪水的工程師可不是吃白飯的哦。 當(dāng)然，法家策略組另當(dāng)別論。

如果你把側(cè)箱丟掉了，自然也就沒辦法像這樣控制亂流了。可是這里絕對(duì)沒有暗示隔壁某黑色車隊(duì)的意思哦，因?yàn)閺哪承〤FD仿真來看，與大多數(shù)分析團(tuán)隊(duì)的觀點(diǎn)不同的是，梅奔的亂流控制并沒有失控，甚至更加有效。如果大家感興趣，我們將很快加更一期關(guān)于零側(cè)箱的分析。

那所謂的浴缸設(shè)計(jì)呢？為什么這么多車隊(duì)都慢慢開始在自己的側(cè)箱上面挖槽了呢？

2022賽季剛剛發(fā)布新車的時(shí)候，全世界的鐵佛寺都驚喜自家車隊(duì)終于發(fā)現(xiàn)了黑科技，事實(shí)也確實(shí)如此。后續(xù)諸如阿斯頓馬丁、威廉姆斯、阿爾派都效仿了這種做法。我們來看看這個(gè)大浴缸，首先最顯眼的便是這個(gè)粗壯的“外墻”，一個(gè)實(shí)打?qū)嵉钠琳?。這個(gè)屏障從物理層面分離出了內(nèi)、外兩個(gè)氣流通道。在內(nèi)部，大量干凈的氣流一方面會(huì)沿著這堵墻向中軸線轉(zhuǎn)彎，另一方面由于整個(gè)浴缸的內(nèi)陷形狀造成的“后向階梯流”效應(yīng)，干凈的氣流在上方穩(wěn)穩(wěn)流過散熱開孔，避開散熱通道出口難纏的熱空氣，并在需要的地方重新附著而不徒增阻力。在2023賽季，由于發(fā)現(xiàn)了這個(gè)秘密的氣流通道，法拉利便可以利用它以同樣的原理驅(qū)動(dòng)上方的散熱開孔，而不需要像是22賽季那樣把澡盆挖的過深，犧牲傳統(tǒng)意義上“可樂瓶”區(qū)域的氣流的操縱空間來?yè)Q取散熱。他們也正是這么做的，在23賽季法拉利的浴缸變得淺了很多，優(yōu)化了浴缸后部氣流上洗的效果。這里要說的是，分離氣泡能不能提高散熱效率并不能下定論，理論上分離氣泡越小，阻力越小，所以研究這個(gè)領(lǐng)域的學(xué)者一直致力于減小分離氣泡。但是法拉利的工程師不需要考慮這些，如果他們的測(cè)試結(jié)果顯示分離氣泡可以增加散熱效率的話，這樣的浴缸設(shè)計(jì)更是一舉多得了。

以上的內(nèi)容只是提供了一種采用內(nèi)陷形狀側(cè)箱原因的猜想，具體的原理究竟是康達(dá)效應(yīng)還是后向臺(tái)階流實(shí)際上并不需要過于糾結(jié)。采取該種設(shè)計(jì)的原因總結(jié)下來主要有兩種，一是利用后向臺(tái)階躲避散熱開孔干擾，二是利用康達(dá)效應(yīng)向下轉(zhuǎn)彎。馬丁、阿爾派的浴缸設(shè)計(jì)重點(diǎn)在于引導(dǎo)氣流沖向梁翼，而法拉利的設(shè)計(jì)則會(huì)讓尾部氣流略過尾翼，搭配下方另外一股流向梁翼和擴(kuò)散器的氣流，嗯，完美的設(shè)計(jì)。

“人生最后會(huì)像一張紙屑，還不如一片花瓣曾經(jīng)鮮艷。”在22賽季新車發(fā)布的時(shí)候，法拉利浴缸的低阻設(shè)計(jì)的確是棋先一招，設(shè)計(jì)思路與紅牛最大化梁翼、最大化擴(kuò)散器的風(fēng)格形成對(duì)比。但紅牛不甘示弱，用它們聰明的懸掛配合底板搞出了堪比主動(dòng)懸掛的恐怖存在；受困于自家引擎押寶性能穩(wěn)步升級(jí)穩(wěn)定性的計(jì)劃，再優(yōu)秀的氣動(dòng)設(shè)計(jì)在屢屢爆缸的引擎下也顯得無能為力，就算那令人畏懼的低速?gòu)潈?yōu)勢(shì)，也因?yàn)橐患埣夹g(shù)指令灰飛煙滅。落子無悔。他們各自的棋子猶如一場(chǎng)疾雨，在圍場(chǎng)的賽道間散開，隨即隱沒在那一絲閃爍的火星間。在冷冰冰的成績(jī)間法拉利輸?shù)脧氐?，但世上只有一種英雄主義，就是在認(rèn)清生活真相之后依然熱愛生活。法拉利正是這樣一支車隊(duì)，那匹躍馬恰似一朵倔強(qiáng)的紅玫瑰“永遠(yuǎn)不凋謝，永遠(yuǎn)驕傲和完美，永遠(yuǎn)不妥協(xié)“我想，這就是它能夠深深打動(dòng)我們的原因，逐夢(mèng)之途無關(guān)成敗，勇敢的心一以貫之。沉睡近二十年的躍馬依舊徘徊于圍場(chǎng)，等待著那位能夠駕馭它的騎士再臨巔峰，還有什么比等待一支豪門覺醒更血脈噴張的事情呢？

這就是本期節(jié)目的全部?jī)?nèi)容，各位馬修的支持是我們一直更新的動(dòng)力，我們下期節(jié)目再見。

勘誤和后期研究：

視頻剛發(fā)出去法拉利就把側(cè)箱改了，但這樣的設(shè)計(jì)思路再圍場(chǎng)中其實(shí)還蠻流行的，法拉利的升級(jí)還有一點(diǎn)比較比較有意思的是他們也嘗試把尾部氣流下洗，改變他們一直采用的上揚(yáng)思路。至于有沒有效果呢，從本賽季后面的表現(xiàn)來看感覺半斤八兩，但作為一種新的探索也沒什么大不了的，比較爭(zhēng)冠早就沒有希望了（哭）

?有馬修在后臺(tái)探討側(cè)箱進(jìn)氣口是不是能滿足臺(tái)階的條件，這里感謝@值日生只認(rèn)識(shí)自然數(shù)。嚴(yán)格來說確實(shí)不是很能滿足，但是文章的意思主要是說他作為一種控制氣流的方式存在，提供一種“再附著”的思路就足夠了。值日生同學(xué)非常辛苦建了模型和仿真，從結(jié)果來看能看到文章中提到的再附著和分離泡現(xiàn)象。

能很明顯看到臺(tái)階后方再附著區(qū)域和臺(tái)階的形狀有著很大的關(guān)系，對(duì)于本篇分析來說達(dá)到這樣的效果已經(jīng)非常滿足啦。線下有咨詢老師這和康達(dá)效應(yīng)有沒有區(qū)別老師也沒用給出更佳的答案，后面有機(jī)會(huì)深入的話還會(huì)再研究下。

另外就散熱器與氣流的熱交換也有詢問我們做這方面的老師。因?yàn)闇囟忍荻鹊拇嬖冢瑲饬髟谏崞魃戏降牧鲬B(tài)和在一般表面是不一樣的。因?yàn)槲疫€沒有學(xué)過這方面的知識(shí)也不敢下定論，但后續(xù)我查詢了一些論文解決了些自己的疑問。“當(dāng)流動(dòng)從層流進(jìn)入過渡流后，后向臺(tái)階繞流主回流區(qū)再附著點(diǎn)下游形成區(qū)域性的強(qiáng)化傳熱，主要是因?yàn)榈皖l脈動(dòng)特性誘導(dǎo)的旋渦運(yùn)動(dòng)破壞了底面的速度邊界層，同時(shí)加強(qiáng)了冷熱流體的混合，從而形成了區(qū)域性的強(qiáng)化傳熱。”（謝緯安, 喜冠南, 李驕承. 后向臺(tái)階繞流低頻脈動(dòng)特性的強(qiáng)化傳熱研究 [J]. 機(jī)械設(shè)計(jì)與制造, 2022, No.377(07): 65-9+75）

所以說，后向臺(tái)階對(duì)于強(qiáng)化傳熱是有作用的，在這個(gè)地方放一個(gè)散熱器確實(shí)相得益彰。

另外有馬修吐槽論文的問題，這個(gè)之前確實(shí)沒有注意到哈哈哈哈。視頻里有的論文只是用來凸顯一些效果而已，自己之前也確實(shí)沒有多在意水刊的問題，這一點(diǎn)在后續(xù)會(huì)注意的。但視頻中的理論部分的內(nèi)容都是經(jīng)過相關(guān)背景的團(tuán)隊(duì)審核過得，不敢說質(zhì)量過硬，但低級(jí)錯(cuò)誤能不犯就不犯。不過在這里還是要感謝大家的意見和建議！

我們盡量把理論和觀感都打磨到最佳的狀態(tài)，也希望各位不要吝嗇手中的點(diǎn)贊和硬幣（比心）