本文從三個方向(1)幾何外型(2)流場速度改變(3)行李架高度改變 等三個方向，探討加裝行李架對氣動聲場之影響。外型改變的模擬 中，以市面上常見的方形行李架為主，探討未加裝行李架、加裝方形 行李架及外型改變為半圓形的行李架的氣動聲場分佈情形。流場速度 改變則探討加裝方形行李架之模型，在時速 60 公里(16.67m/s)、108 公里(30m/s)及 180 公里(50m/s)之速度行駛下的氣動聲場分佈情形。
至於行李架下緣與車頂表面距離改變，則以加裝方形行李架之模型為 基礎，改變行李架下緣與車頂表面之距離分別為10cm、5cm 和 0cm，
探討距離改變對氣動聲場之影響。
4-1 外型改變
在外型變化研究中，探討未加行李架之模型A、加裝方型行李架 之模型 B 與加裝外形為半圓形行李架之模型 C 等三個模型，在流場 速度為30m/s 的氣動聲場現象，模擬結果如下:。
1、速度分佈
圖4-1 為流體流經未加裝行李架的模型 A 時，遇到車體表面受阻 後向兩側及上方分流，並於車體後方形成不穩定尾流區( wake flow)，
經過約半車的距離後恢復成層流流動模式。由圖(a)中可很楚清看到流 體流經模型 A 之 A 柱產生渦流撞擊車前側窗及其相對之車頂位置，
並在車後方形成拖曳渦流( Trailing vortexs) ，此現象與圖 1-7 所示之 流體流經汽車所造成的渦流流動方式近似。圖(b)為取平面 z=0.8m 之 速度向量圖，由圖中可知，流體先是穩定地流經車頭前端後，有少部 分氣流在左下角呈現慢速紊亂流動，而大部分之流體沿車前擋風玻璃 上行，至車頂前方轉角處因表面方向改變而加速，而在車頂上方近邊 界處因邊界層之黏滯效應有部分迴流產生，此可由圖(b)下方之局部放
大圖看到，並隨著上方流體之帶動而流向後方。而流體流向車後方形 成低速渦流並以順時針渦流流動後再隨上方之流體向後方流動。圖(c) 為取平面 z=0.8m 之 y 方向速度等位線，由圖中可看出車頂前上方近 表面處有流動不穩定的現象，此與圖(a)之 A 柱渦流流過之位置相吻 合，隨後流動漸漸整合平穩地往後方流動到了車後方才又因在車後方 產生的低速渦漩而有流動不穩現象之發生。
圖4-2 為加裝方型行李架的模型 B 在流體流過時的流動現象，由 圖(a)可看出與圖 4-1(a)同樣在遇到車體表面受阻後向兩側及上方分 流，並在流經 A 柱後亦產生渦流，但由於加裝行李架，此渦流持續 沿車頂側邊直到車後方成為拖曳渦流，而向上方之氣流在車頭前方轉 角處加速通過後尚未回復原先之流速時又因遇到前行李架之阻礙而 再次分流，並於前行李架後方形成類似渦流散逸之不穩定擾動現象，
此不穩定現象到後行李架前方已趨於平穩，故流經後行李架時，只有 在接近行李架壁面附近不穩定，隨後就恢復平穩。由於此方形行李架 屬上下對稱，故在取平面z=0.8m 之速度向量圖(b)中，其下方之放大 圖中可看到前行李架上、下方氣流加速呈現對稱之型態，而後行李架 之上、下方之加速現象亦是對稱，但速度增加的幅度較小。由取平面 z=0.8m 之 y 方向速度等位線圖(c)中可看到前行李架後方之速度梯度 變化較大故可知此處有不穩定流動現象，而後行李架後方之流動現象 在相較下因速度梯度變化較為平緩故較為穩定。
圖4-3 為加裝半圓形行李架的模型 C 在流體流過時的流動現象，
由圖(a)可看出流體遇到車體表面受阻後向兩側及上方分流，而上方分 流之氣流在流經前行李架後方的分離區後即順著流線向後行李架流 動，在兩行李架中間的流線幾近平順，只有前行李架兩側之支柱產生 一些渦流擾動，隨後亦隨上方之流線流向後行李架，而流向後行李架
前的流速較流向前行李架之流速慢，因此流線在後行李架上方之加速 情形較前行李架小，且在相對動能較小的情況下，其產生的流線弧度 較大。由圖(b)中亦可發現流體在車頂轉角處加速流動，在恢復原先速 度前又遇到前行李架而再次加速分流，因半圓弧形狀之關係，在前行 李架之上方、下方之加速呈現不對稱現象。在前行李架圓弧上端處產 生最大流速，可由下方之前行李架放大圖中可看出前行李架邊緣的速 度變化情形。由前行李架到後行李架之間，可看出在前行李架後方合 流的流體流到後行李架前已趨穩定，故在遇到後行李架再次分流時，
其加速狀況就不會如在前行李架前之急劇。圖(c)是取平面 z=0.8m 之 y 方向速度等位線圖，由圖中可看到前行李架上前方之流動很不穩定 因其速度梯度變化最急劇，而由於圓弧之外形使得在前行李架後方之 流場很快就趨於穩定，而流到後行李架後方又更加穩定。綜合這三種 模擬以模型B 的流場最紊亂其次是模型 C，而模型 A 為相對穩定。
2、壓力分佈
圖4-4 為模型 A 受流體作用之壓力變化情形。由圖(a)中可以看到 流體流經車前擋風玻璃時造成推擠而形成壓力集中之情形。在圖(a) 中可看出車前擋風玻璃之中下方有壓力最大集中處，因流體流至此處 受阻後相互推擠故造成壓力集中，而在車頂轉角處因流體加速流過，
故產生最小低壓區，由下方之放大圖可清楚看到最小低壓之位置。車 前迎風面轉角處兩側也有相對低壓產生。圖(b)是取平面 z=0.8m 之壓 力等高圖，圖中可清楚看到迎風面處之壓力梯度變化，而其下方之車 頂轉角放大圖中之可明顯看出最小低壓發生在轉角處。
圖4-5 為模型 B 受流體作用之壓力變化情形。由於在車頂加裝行 李架，從圖(a)中可看出行李架之迎風處有高壓力發生，且因與流場方 向垂直故有最大壓力之產生。車頂及兩側轉角處亦同樣有相對低壓區
之產生，而前、後行李架與車頂之間因流體流經狹小空間產生加速作 用，故在此區表面亦有相對低壓產生，由圖中下方之放大圖知，最低 壓力區集中在車頂轉角處，而前行李架正面有最大壓力值。圖(b)是取 平面 z=0.8m 之壓力等高圖，由其中可看出最大壓力值發生在前行李 架之正面迎風處，而車前擋風玻璃之壓力值相對較低，對照圖 (b)之 車前擋風玻璃面上的壓力值與圖4-4(b)模型 A 相同位置處大約相同。
但其最高壓力在行李架前方產生，且壓力梯度變化更急劇，左下圖可 看到行李架迎風面有最大壓力區，上方及下方為壓力分佈對稱之相對 低壓而後方亦有相對低壓區。右下圖為後行李架周圍之壓力分佈情 形，其壓力分佈亦是呈現上、下對稱之相對低壓，及前方為相對高壓 與後方相對低壓之型態。相較之下，前行李架產生之高壓較後行李架 高，而低壓又較後行李架低，故流體對前行李架所產生之壓力梯度變 化較大。
圖4-6 為模型 C 受流體作用之壓力變化情形。模型 C 因為裝設半 圓形行李架，其行李架上的壓力分佈不對稱，由圖(a)中可看到最高壓 區，在兩側支柱上前方近行李架處。而車前擋風玻璃中下方之高壓區 的值與圖 4-4(a)和圖 4-5(a)之同一區的值近似。但最小低壓區卻移到 前行李架之正上方，由圖(a)下方之放大圖可清楚看到行李架上方有局 部分散的最小低壓區，這是因為圓弧形使得氣流在前方分流後加速通 過上方以和下方氣流會合，因此產生低壓區，由圖4-3(b)之速度向量 圖可看到此處是整個流場中速度最大的位置。圖(b)是取平面 z=0.8m 之壓力等高圖，可明顯看出圖中之中下方前行李架放大圖，其圓弧正 上方有最小低壓區產生，而前方迎風面所受的壓力不像圖4-5(a)為整 個流場中的最大壓力區，另外可明顯看出後方與下方的壓力值較一 致，而模型B 之圖 4-5(b)下左方的前行李架放大圖則顯示出上、下及
後方之壓力值較模型C 之前行李架同一區域附近的值為低。由下圖左 的車頂轉角處放大圖可看出此處之壓力值不是最低值。下圖右是後李 架之壓力分佈放大圖，其壓力變化方式與前行李架類似，只是迎風面 不是最大壓力區，而上方也不是最小壓力區。綜合這三種模擬以模型 B 有最大正壓區，而 C 有最小低壓區，而其餘位置之壓力變化方式大 約與模型A 相似。。
3、表面聲場
圖 4-7 為模型 A 受流體作用之表面聲場分佈情形，由圖(a)知車頂 表面聲壓值以前端最高而向後方逐步降低，而車側面轉角處亦是如 此。圖(b)是模型 A 表面壓力等高線，由對照圖(b)之表面壓力梯度分 布可知，表面聲場之強弱與壓力梯度有關，壓力梯度變化較急劇的地 方即是聲壓值較大的地方，由左下角之車前側面壓力梯度變化與右邊 之車頂轉角附近之壓力梯度變化，明顯分辨出以車頂轉角附近之壓力 梯度變化較劇烈的區域較多，故相對高聲壓值之區域亦較大。經計算 模型A 之表面最大聲壓值為 73.3487dB。
圖4-8 為模型 B 受流體作用之表面聲場分佈情形。由圖(a)可看出最 高聲壓值集中在前行李架迎風面處，次高處在車頂前緣附近與車側前 緣附近。車頂後方出現有較低聲壓值區，對照模型A 之圖 4-7(a)是相 對較高的，將車頂前方轉角附近及車前側面附近的聲壓值做比對則較 無明顯差異，而觀察兩行李架之間的車頂表面聲壓值變化情形，亦可 對照出有較低聲壓值之產生，由此可判斷加裝行李架對後方之表面聲 場是有影響的。圖(b)是模型 B 表面壓力等高線，由對照圖(b)之表面 壓力梯度分布可再次驗證壓力梯度之變化與聲壓值成正相關。經計算
圖4-8 為模型 B 受流體作用之表面聲場分佈情形。由圖(a)可看出最 高聲壓值集中在前行李架迎風面處，次高處在車頂前緣附近與車側前 緣附近。車頂後方出現有較低聲壓值區，對照模型A 之圖 4-7(a)是相 對較高的，將車頂前方轉角附近及車前側面附近的聲壓值做比對則較 無明顯差異，而觀察兩行李架之間的車頂表面聲壓值變化情形，亦可 對照出有較低聲壓值之產生，由此可判斷加裝行李架對後方之表面聲 場是有影響的。圖(b)是模型 B 表面壓力等高線，由對照圖(b)之表面 壓力梯度分布可再次驗證壓力梯度之變化與聲壓值成正相關。經計算