來源:中國氣象
前方賽車如離弦之箭沖向前方
尾跡里翻涌的亂流還在嘶鳴
后車已如蟄伏的獵豹猛撲上前
在氣流與尾流的協奏中悄然加速
完成驚心動魄的反超
《F1:狂飆飛車》電影截圖
這是最近熱映好萊塢電影《F1:狂飆飛車》中的激情一幕
今天
“陪你追劇的中國氣象”欄目
為你揭開
F1賽車狂飆背后
空氣的“魔法”
時速300公里!
F1賽車狂飆背后的尾流效應
尾流是怎么來的?
想象正穿過一片麥浪,你每前行一步都需要撥開前方的麥稈,而身后留下一片混亂的痕跡。車在行進中也是如此。當一輛汽車或自行車高速行進,它必須不斷推開前方空氣。前部形成高壓,空氣被迫繞流,向兩側分開;而在車尾,卻留下一個低壓、紊亂、充滿旋渦與湍流的區域——尾流區。
電影中最令人腎上腺素飆升的的鏡頭,莫過于 “桑尼” 與 “約書亞” 在比賽末尾那次近乎“開掛”般的 “尾流加速”。盡管這種極限超車在真實比賽中并不常見,但其科學原理清晰可鑒。
《F1:狂飆飛車》電影截圖
在F1賽場,這一尾流區就像是賽車身后延伸出的“隱形氣流通道”。它不是空無一物,而是一片空氣湍流區。后車一旦切入其中,就像抓住一根順風的繩索,會悄然加速。
仿真的F1賽車氣流流譜
賽車后部風速矢量圖
尾流對后方車輛的影響,并不是“跟著風走”那么簡單。它的力量,藏在流體力學的雙重饋贈里。
一是減阻。身處尾流中的后車,被前車擋住了迎面的氣流,就像跟在一面移動的盾牌后方,空氣阻力大幅減小,省力又提速。
二是拉拽。尾流區的低壓會形成拉拽效果,使得后方車輛產生一定程度的加速,提升行駛效率。
這就是F1賽車中常用的“跟風戰術”,后車偷偷節省能量,在關鍵時刻猛然加速,上演絕美反超。賽場之上,風不只是阻力,也可能是助力。
事實上,這可不是賽車領域的專屬“魔法”,飛機在萬米高空航行、自行車隊于山地公路間穿梭、我們站在公交車后時被氣流猛然一推,這些場景背后,都藏著這位看不見的主角——尾流的“小動作”。
如果說賽車尾流是一場高科技加持的空氣博弈,那么自行車比賽中的尾流運用,則是一種憑借經驗與配合的競技智慧。在環法自行車賽這類頂級賽事中,騎手們通常排成隊列前進,形成“破風梯隊”。
領騎者負責“破風”,開路前行承擔大部分的空氣阻力;后方“種子選手”藏身尾流中,保存體力。到最后沖刺階段,“種子選手”從尾流中沖出,以最佳體能狀態全力沖刺。
現實生活中能蹭尾流嗎?
很多司機或騎行者都有過類似體驗:緊跟一輛大貨車,仿佛省油又輕松。但這份“風中便車”,其實暗藏危險!
若在高速上尾隨前車距離太近,由于反應時間不足,一旦前車剎車,追尾風險極高。另外,尾流中湍流不穩,容易讓車輛發生輕微漂移,尤其是在風雨天氣下更難掌控。因此,在高速上我們經常會看到“保持車距,安全第一”的提示。
尾流的威力,在天空中更為驚心。飛機在起飛、降落和飛行過程中,會在后方形成強烈的尾跡渦流。這股尾流有時候會持續幾十秒甚至幾分鐘,后面若有飛機過早跟進,輕則顛簸,重則造成飛行姿態失控。
正因如此,民航飛機的起降間隔有嚴格控制,大型機場甚至配備尾流監測雷達,用以實時判斷空氣中這些“無形陷阱”。
生活中的“尾流時刻”
其實,我們日常生活中也經常被“尾流”影響。你是否曾在公交車后被風吹得衣角飛揚?你是否曾在騎行中突然感到“輕松許多”?你是否放過風箏,而它忽然失控飄搖?在高樓間穿梭的風、在街角突襲的氣浪……這些都和尾流效應有關。
從F1賽道到飛機飛行,從競技體育到城市街頭,尾流無處不在。下次看到一輛車急速駛過,不妨腦補一下空氣是如何流動的,當然別忘了要遠離它,保護好自己。
參考文獻:
1、白以龍. 流體力學(第6版)[M]. 北京: 高等教育出版社, 2018.
2、David Gordon Wilson. 自行車科學(第3版)[M]. 原書名:Bicycling Science. 上海: 上海科學技術出版社, 2020.
3、石井至. 看不見的風:空氣動力學漫游指南[M]. 北京: 中信出版社, 2019.
4、果殼.時速300公里,F1狂飆離不開空氣的魔法.公眾號推送
5、萬舉曄.賽車外流場數值模擬及造型優化[D].合肥工業大學,2014.
中國氣象報社 出品
作者:穆俊宇
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