冬日出行打車,遇上滿是異味的“臭車”實(shí)在糟心,不少人第一反應(yīng)是打開手邊的車窗換氣,可冷風(fēng)灌臉后,臭味卻遲遲不散,這背后藏著空氣動(dòng)力學(xué)的小奧秘。單開一扇窗,窗外快速氣流會(huì)與車內(nèi)空氣形成“夾層風(fēng)”,看似有風(fēng),實(shí)則空氣只在窗邊兜圈,車廂深處的濁氣根本無法被新鮮空氣置換,所謂的通風(fēng)不過是自我安慰。
其實(shí)想要有效換氣,關(guān)鍵在打造貫穿車廂的空氣對(duì)流,而開窗的組合方式大有講究。汽車行駛時(shí)車身存在高低壓區(qū),利用這一特點(diǎn)選對(duì)開窗方法,才能讓新鮮空氣真正穿艙而過。不僅如此,遇上車內(nèi)有人吸煙的情況,不同的開窗策略還會(huì)直接影響煙霧消散效果,選錯(cuò)方式只會(huì)讓煙味四處擴(kuò)散。
而開窗帶來的風(fēng)噪、油耗問題也同樣有解,共鳴噪聲和寬帶風(fēng)噪的成因不同,應(yīng)對(duì)方法也各有門道,選對(duì)開窗方式能大幅降低不適感。這篇文章從流體力學(xué)角度,拆解打車遇上“臭車”的科學(xué)換氣技巧,教你選對(duì)開窗組合,既高效祛除異味、快速排出煙霧,又能兼顧風(fēng)噪與油耗,讓冬日乘車告別憋悶與不適。以下,Enjoy:
來源:果殼(ID:Guokr42)
作者:魚有吉
編輯:Luna
封面圖來源:即夢AI創(chuàng)作
冬天到了,出門打車遇到“臭車”的概率直線上升。換車已經(jīng)來不及了,除了上車之后全程屏住呼吸,還有其他辦法嗎?
對(duì),你會(huì)想到開窗換氣,并打開手邊這扇窗戶。車啟動(dòng)了,冷風(fēng)嗖嗖地灌進(jìn)來了;緊接著,你耳邊可能出現(xiàn)一串怪響,呼呼、嘶嘶、還夾著低沉的呼嚕。
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圖丨AI生成
或許你還敏銳地發(fā)現(xiàn)了,這時(shí)只能感覺到進(jìn)風(fēng),很難感覺到出風(fēng)。雖然車內(nèi)的臭味漸漸地沒有那么濃烈了,但你不禁懷疑:是已經(jīng)成功“換氣”了,還是人對(duì)臭氣習(xí)慣了?
01
開窗后,怎么會(huì)“有風(fēng)但沒換氣”?
能從車窗灌進(jìn)來風(fēng),就說明車內(nèi)成功換氣換氣了嗎?并非如此。
有一種情況是,窗邊風(fēng)很大,離窗幾十厘米的車內(nèi)卻沒什么空氣對(duì)流。
開單個(gè)窗口時(shí),窗口外側(cè)的快速氣流與車內(nèi)幾乎靜止的空氣間,會(huì)形成一層很薄的“夾層風(fēng)”。可以把它想象成一張被來風(fēng)拉緊的薄幕。窗口上的這張薄幕會(huì)起伏、波動(dòng)、卷成小渦。它還會(huì)貼著門框和玻璃滑行,剛進(jìn)來不遠(yuǎn)就回卷成局部小環(huán)路,很快又被帶回窗外。
這時(shí),坐在窗口的你在被大風(fēng)吹臉。但實(shí)際上,大部分空氣是在窗附近“自己兜圈”,很難進(jìn)入到車廂深處把臭氣“置換”出來。
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車內(nèi)的空氣也在轉(zhuǎn)。車窗內(nèi)外的空氣渦流,像是兩個(gè)齒輪,依靠空氣的粘性相互嚙合,你動(dòng)才能讓我動(dòng):窗口外兜圈的空氣回流,驅(qū)動(dòng)車內(nèi)的空氣跟著循環(huán)。
因此你能感受到車內(nèi)空氣流動(dòng),但動(dòng)來動(dòng)去都還是這團(tuán)臭氣自己,沒有 “換氣”。
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如何改變這種窘境?打破原本單窗循環(huán)路線,讓外部空氣穿過車內(nèi)。
02
打開多扇窗,怎么組合最好?
要形成真正有效的換氣,需要同時(shí)具備兩個(gè)條件:穩(wěn)定的壓差,穿過全艙的路線。用這兩個(gè)條件,能反推出進(jìn)氣在哪個(gè)窗口、出氣又在哪。
通過仿真,我們得到了車身外表面壓力分布:紅為高壓,藍(lán)為低壓。高壓區(qū)驅(qū)動(dòng)外部空氣進(jìn)入車內(nèi)(氣流入口),低壓區(qū)則抽吸車內(nèi)空氣排出(氣流出口)。
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換氣最好的組合是對(duì)角兩窗。前部窗口壓力較低,后部窗口壓力較高,空氣主流會(huì)從后窗進(jìn)入繞行至壓力更低的對(duì)側(cè)前窗流出,于是自然形成了“穿堂風(fēng)”。
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開左后窗與右前窗時(shí),兩窗都會(huì)同時(shí)進(jìn)出氣,后窗相對(duì)進(jìn)氣更多。
同側(cè)前后窗也能形成進(jìn)出分工,但因?yàn)閮缮却岸荚谝粋?cè),空氣常沿著門板近壁“短路”進(jìn)出,中間區(qū)域仍然缺少換氣能力。
四窗同開會(huì)并聯(lián)出兩條穿艙通道,換氣能力更強(qiáng),但持續(xù)行駛時(shí)風(fēng)噪和溫度變化明顯,不適合長期保持。
同排兩窗很難形成通路,在沒有側(cè)風(fēng)干擾的情況下,壓力水平相當(dāng)。改進(jìn)辦法是一扇窗開大、另一扇開小;這是因?yàn)榇翱诳可系奈恢脡毫Ω停】谝粋?cè)可以形成空氣出口。
天窗是被低估的“高位排氣口”。天窗微開會(huì)給車廂一個(gè)穩(wěn)定的上方泄流通道,能把開窗形成的滯留旋渦抽走,讓穿艙主通道更通暢。冬天怕冷、不想直吹時(shí),只留天窗微開,車內(nèi)空氣仍能緩慢但持續(xù)地更新,體感也更溫和。
03
警告,有人在吸煙!
比遇上臭車更倒霉的,是跟你同車的人在吸煙,而且不肯把煙熄掉!
此時(shí)要讓煙霧被氣流迅速帶出窗外、少跨越其他乘員。仿真對(duì)比不同吸煙位置與開窗組合后,得到的煙霧殘留分布清晰可讀:
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四窗全開時(shí)艙內(nèi)殘留最低,快速換氣效果最好(圖6顏色最淺)。
前排吸煙時(shí),只要前窗參與排氣,絕大部分煙都能被迅速帶走(見圖2、圖5);相反,吸煙一側(cè)若關(guān)窗,其他座位的濃度會(huì)明顯上升(見圖3、圖4)。
后排吸煙影響更大。這是由于后排煙氣往往會(huì)因車內(nèi)湍流而擴(kuò)散。這種時(shí)候怎么開窗的效果都差不多, “吸煙者同側(cè)、同排開窗”略好一點(diǎn)。
最后:吸煙有害健康,能不能別在車?yán)锍闊煟?/p>
04
風(fēng)噪:呼嘯與低鳴
開窗時(shí)車速越快越吵,大家都深有體會(huì)。但噪音分兩類,需要分類處置。
有一類噪音像“嗡嗡”,音調(diào)固定,來去突然,多出現(xiàn)在單窗半開、車速中等的時(shí)候。這是共鳴噪聲。這時(shí)“車窗—車廂”構(gòu)成類似“瓶口—腔體”的結(jié)構(gòu),開口處氣體不斷壓縮、反彈,形成的振動(dòng)頻率與腔室固頻一致,進(jìn)而產(chǎn)生亥姆霍茲共振,放大了噪音。這也是樂器共鳴腔的工作原理。
最簡單的止“嗡”方法就是再開一個(gè)開口,讓壓力有路徑泄出去,讓這套“瓶口+瓶身”不同頻,無法共振。微開天窗常常立竿見影。當(dāng)然也會(huì)有“多口”共鳴,簡單改變一下窗口大小即可。
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高速行駛時(shí)最常聽到的“呼呼”“沙沙”是寬帶風(fēng)噪。它沒有固定音高,能量分散在一整段頻率里,所以叫“寬帶”。 相比低頻的共鳴“嗡”,它的聽感更尖更吵。
寬帶風(fēng)噪主要來自氣流在后視鏡、A柱、行李架橫桿等處發(fā)生分離,形成湍流,隨后拍打玻璃和門框并通過結(jié)構(gòu)傳入車內(nèi)。開窗時(shí),貼著耳邊掠過的勁風(fēng)也會(huì)產(chǎn)生顯著的噪聲。
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寬帶風(fēng)噪不可避免,只能盡量減少車外的湍流進(jìn)入車內(nèi)。開窗要遠(yuǎn)、后、小、分:把大面積開口放在遠(yuǎn)離耳朵的后窗,把近窗的開口縮小,一大口不如兩小口。
05
開窗駕駛更費(fèi)油
開窗會(huì)增大風(fēng)阻,速度越高越明顯。根因是能量損失變多:其一,車身流線被打亂,側(cè)面氣流更早分離,尾跡變大,尾部負(fù)壓更深,前后壓差上升,壓力阻力隨之上升;其二,車內(nèi)外打通后出現(xiàn)穿流,空氣在窗緣收縮、膨脹、混合并在艙內(nèi)回旋,消耗掉了原本可用于向前運(yùn)動(dòng)的能量,等效成額外阻力。
實(shí)用做法是窗戶開得越小越好(尤其是高速行駛時(shí));有條件可天窗微開作高位排氣,。
總結(jié)
換氣實(shí)操只記四點(diǎn):對(duì)角為先、遠(yuǎn)開后開、小開分開、高速能關(guān)就關(guān)。調(diào)節(jié)后窗的大小,可以有效控制車內(nèi)進(jìn)氣量。
控制風(fēng)噪就“小開側(cè)窗+微開天窗”。車速越快越要關(guān)窗,否則油耗多。
作者:魚有吉
編輯:Luna
封面圖來源:即夢AI創(chuàng)作
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