輪圈空氣力學:為何電動車與性能車開始回歸「大餅圈」?
在前一篇文章中,我們提到了 F1 賽車為了降低風阻而加裝了輪圈蓋。這個曾在 80、90 年代流行過的「大餅圈」設計,如今正因為電動車 (EV) 的普及而強勢回歸。
當我們追求高速巡航的省油(或省電)時,輪圈造型的影響力絕對超乎你的想像。
1. 風阻係數的殘酷現實
在高速行駛時,空氣阻力是車輛面臨的最大敵人。我們可以從流體力學中的阻力方程式看出端倪:
\[F_D = \frac{1}{2} \rho v^2 C_D A\]在這個公式中,$F_D$ 是風阻力,$\rho$ 是空氣密度,$v$ 是車速,$C_D$ 是風阻係數,$A$ 是迎風面積。
最關鍵的變數是 $v^2$(速度的平方)。當時速從 80km/h 提升到 160km/h 時,速度變為 2 倍,但風阻力卻是暴增為 4 倍!在這種極端環境下,任何能夠降低 $C_D$(風阻係數)的設計,都能帶來顯著的節能效果。
2. 輪胎拱門:車側的亂流製造機
車輪並不是靜止的,它們在車輪拱(Wheel Arch)內高速旋轉。一般常見的「深凹」或「細多爪」改裝輪圈,其輻條在高速旋轉時,就像一台大型的抽風機,會不斷將空氣捲入並打散,在車側形成巨大的紊流(Turbulence)。
這就是所謂的通風阻力 (Ventilation Drag)。根據風洞測試,車輪與輪拱區域產生的空氣阻力,大約佔了整輛車總風阻的 25% 到 30%。
3. 電動車時代的「續航焦慮」解方
對於燃油車來說,增加一點風阻頂多就是油耗變差;但對於電動車來說,風阻直接關乎「續航里程」這個致命指標。
這就是為什麼 Tesla, Porsche Taycan, 或是 Hyundai IONIQ 系列,原廠幾乎都標配了表面極度平整、開孔面積極小的「低風阻輪圈」或「Aero Covers」。
- 平滑導流: 封閉式的設計能讓氣流平順地滑過車側,減少被捲入輪胎拱門的機會。
- 實測差異: 根據國外媒體的實測,裝上低風阻輪圈蓋與拆除相比,在高速公路巡航時,續航里程可以相差 3% 到 5% 之多。
結論: 如果你是一位重視高速表現或駕駛電動車的車主,在挑選改裝輪圈時,請暫時放下對「極致鏤空」的迷思。選擇平整化、低開孔率的設計,才是符合現代空氣力學的最佳解答。