本实用新型涉及汽车技术领域，特别是涉及一种汽车顶棚和车辆。
背景技术：
随着汽车设计、制造技术的进步，对汽车性能的要求越来越高，汽车空气动力学性能已成为汽车车身设计中重点考虑的因素，汽车车身造型也由箱型逐渐演变成具有良好空气动力特性的流线型汽车，使得汽车在行驶过程中，气流可以顺畅地掠过流线型汽车车身，并在车身尾部快速离开汽车。
如图1所示，汽车在行驶过程中，空气从车身前部开始流向车身，然后从顶棚3上方、底盘下方、车身两侧三个方向流动，最后在车身尾部脱离并流向后方，最终趋于平行流动。
目前汽车上使用的顶棚都具有一定上扰系数，即顶棚前部和后部低，中部略高，经过顶棚上方的气流在中部处与顶棚分离，此时顶棚后部的表面气流方向与外表面切向方向几乎平行，致使气流在车身的后窗附近产生拖拽涡，一方面，造成车身后端的表面压力过小，增大了车身前后两端的压差阻力，不利于车辆降阻，降低了汽车的燃油经济性；另一方面，气流快速通过顶棚上方，顶棚上表面的压力相对底盘下表面的压力小，产生了气动升力，使得车身有上升的趋势，降低了车辆的附着力，不利于操纵稳定性，危及到人身安全，虽然现行很多车辆的后窗和顶棚尾部安装截面成三角状的尾翼，以降低车身前后两端的压差阻力和车身上下两面的压差升力，但额外的安装尾翼增加了汽车的成本和重量。
技术实现要素：
鉴于上述问题，本实用新型提出了一种汽车顶棚和车辆，以解决目前汽车顶棚在汽车行驶过程中，造成车身前后两端存在较大的压差阻力和车身上下两面存在压差升力，降低了汽车的燃油经济性和不利于操纵的问题。
为了解决上述问题，本实用新型公开了一种汽车顶棚，包括具有上凸圆弧表面的第一顶棚外板和具有下凹圆弧表面的第二顶棚外板，所述第二顶棚外板位于所述第一顶棚外板的后端，且第二顶棚外板的前沿与所述第一顶棚外板的后沿在汽车顶棚的长度方向相切。
优选地，所述第二顶棚外板的前沿与所述第二顶棚外板的后沿在水平方向的距离为50-300mm。
优选地，所述第二顶棚外板的下凹圆弧表面的最低点与所述第二顶棚外板的后沿的高度差为1-50mm。
优选地，所述第二顶棚外板的下凹圆弧表面的最低点在水平方向上位于所述第二顶棚外板的中后部。
优选地，所述第一顶棚外板和所述第二顶棚外板为一体式的。
优选地，所述第一顶棚外板和所述第二顶棚外板通过钣金一体冲压成型。
优选地，所述第一顶棚外板和所述第二顶棚外板为分体式的。
优选地，所述第一顶棚外板通过钣金冲压成型，所述第二顶棚外板通过钣金冲压成型或者塑料注塑成型。
优选地，第一顶棚外板后沿比第二顶棚外板的前沿高，且在水平方向具有水平间隙。
为了解决上述问题，本实用新型公开了一种车辆，所述车辆设置有本实用新型公开的任一项所述的汽车顶棚。
本实用新型包括以下优点：
在本实用新型实施例中，汽车顶棚包括具有上凸圆弧表面的第一顶棚外板和具有下凹圆弧表面的第二顶棚外板，第二顶棚外板位于第一顶棚外板的后端，且第二顶棚外板的前沿与第一顶棚外板的后沿在汽车顶棚的长度方向相切，使得气流在流经第二顶棚外板时会沿着其下凹圆弧表面流动，最后随着其上扬的表面流向斜上方，使得气流产生的拖拽涡远离车身尾部后方，同时拖拽涡会变小甚至消失，相对增加了车身尾部的表面压力，减小了车身前后压差阻力，降低了风阻，提高了整车燃油经济性和环保性，另一方面，第二顶棚外板的下凹圆弧表面处的气流会对其后上扬的外表面产生气流作用力，该气流作用力相对的减小了车身上下表面压力差，增大了车身附着力，提高了操纵稳定性。
附图说明
图1为现有的汽车顶棚的结构示意图；
图2为本实用新型实施例的汽车顶棚的结构示意图；
图3为图2中局部视图A的放大结构示意图；
图4为本实用新型实施例的第二顶棚外板结构示意图；
图5为本实用新型实施例的第二顶棚外板的受力示意图；
图6为本实用新型实施例的汽车顶棚的另一结构示意图；
图7为本实用新型实施例的汽车顶棚的阻力逐段统计示意图；
图8为本实用新型实施例的汽车顶棚的阻力累积统计示意图。
具体实施方式
为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
图2示出了本实用新型实施例的汽车顶棚的结构示意图，图3为图2中局部视图A的放大结构示意图。
如图2和图3所示，本实用新型实施例的一种汽车顶棚，包括具有上凸圆弧表面的第一顶棚外板1和具有下凹圆弧表面的第二顶棚外板2，第二顶棚外板2位于第一顶棚外板1的后端，且第二顶棚外板2的前沿与第一顶棚外板1的后沿在汽车顶棚的长度方向相切。
具体而言，如图2所示，可以将传统用来连接前风挡和后背门、具有一定上扰系数的顶棚外板优化成具有上凸圆弧表面的第一顶棚外板1和具有下凹圆弧表面的第二顶棚外板2，即第一顶棚外板1可以是普通顶棚外板的前部，第二顶棚外板2由原来的上凸圆弧表面改成下凹圆弧表面。
如图3所示，第二顶棚外板2前沿与第一顶棚外板1后沿在汽车顶棚的长度方向上水平相切、圆滑过渡。
如图4所示，在本实用新型的一种优选实施例中，第二顶棚外板2的前沿与第二顶棚外板2的后沿在水平方向的距离L可以为50-300mm，第二顶棚外板2的下凹圆弧表面的最低点与第二顶棚外板2的后沿的高度差H可以为1-50mm，第二顶棚外板2的下凹圆弧表面的最低点与第二顶棚外板2的后沿在水平方向的距离i小于第二顶棚外板的水平长度L的一半，即i≤0.5L，亦即最低点位于第二顶棚外板2的中后部。
当然，在实际应用中，本领域技术人员可以根据各种规格尺寸的车身，对第二顶棚外板的长、宽、高尺寸以及下凹圆弧表面的尺寸进行调整，本实用新型实施例对此不加以限制。
在本实用新型的一种实施例中，第一顶棚外板1和第二顶棚外板2可以为一体式的，即第一顶棚外板1和第二顶棚外板2可以通过钣金一体冲压成型。
如图6所示，在本实用新型的另一种实施例中，第一顶棚外板1和第二顶棚外板2可以为分体式的，即第一顶棚外板1可以通过钣金冲压成型，第二顶棚外板2可以通过钣金冲压成型或者塑料注塑成型，并且第一顶棚外板1后沿比第二顶棚外板2的前沿高，且在水平方向具有间隙。例如第一顶棚外板1后沿与第二顶棚外板2的前沿的高度差为h，水平方向的间隙为AL，其中，h的范围可以是0-10mm，AL的范围可以是0-10mm，在实际应用中，h和AL的取值范围可以根据实际情况进行确定，以气流经过第一顶棚外板1的后沿后，气流不会冲击第二顶棚外板2的前沿和打开后背门时第二顶棚外板2随之发生相关联的运动时不产生干涉为准。
如图2、图3和图4所示，第二顶棚外板2具有下凹圆弧表面，且下凹圆弧表面的最低点在第二顶棚外板2的中后部，最低点与第二顶棚外板2后沿的高度差为H，在汽车行驶的过程中，气流沿着下凹状的第二顶棚外板2表面流动，由于下凹圆弧表面中间低，后边高，会使气流离开第二顶棚外板2时向上流动，进而会使车身后方产生的拖拽涡更加远离车尾，相对地增加了汽车尾部的压力，降低了车身前后的压差，降低了风阻。
如图5所示，下凹圆弧表面的气流会对最低点之后的表面产生气流作用力F，将其作用力F分解成水平向后的阻力F1和竖直向下的下压力F2，下压力F2相对的降低了车身上下表面压力差，即减小了气流对车身的上升力，相对的增大了车身附着力，提高了操纵稳定性。
以下以某车型进行汽车空气动力学仿真分析为例对本实用新型的降祖效果进行说明：
如图5所示，将整车切分为若干段，每段显示该段整车的风阻影响进行逐段统计，图6则将整车切分为若干段后，将各段的风阻从前一直到当前段累计进行累积统计。其中：以前轮轮轴中心为整车在X方向上的坐标原点，车尾方向为正方向。X轴为整车前后坐标，Y轴为风阻系数；图5和图6中标识为“Wu”的曲线表示现有汽车顶棚的风阻系数值，标识为“You”的曲线表示本实用新型的汽车顶棚的风阻系数值。
如图5所示，在X坐标3.0～3.2处为第二顶棚外板2所在位置，由于第二顶棚外板2具有下凹圆弧表面，影响了该处及后方的气流流动，此处的风阻系数较现有汽车顶棚的风阻系数小，相应地，如图6所示，位于第二顶棚外板2以前的区域两条曲线几乎重合，而位于第二顶棚外板2以后的区域，由于第二顶棚外板2的导流作用使得整车整体的风阻系数相对于现有汽车顶棚的风阻系数有所降低。
本实用新型实施例中，由于汽车顶棚设置有下凹圆弧表面的第二顶棚外板，使得气流在流经第二顶棚外板时会沿着其下凹圆弧表面流动，最后随着其上扬的表面流向斜上方，使得气流产生的拖拽涡远离车身尾部后方，同时拖拽涡会变小甚至消失，相对增加了车身尾部的表面压力，减小了车身前后压差阻力，降低了风阻，提高了整车燃油经济性和环保性，另一方面，第二顶棚外板下凹圆弧表面处的气流会对其后上扬的外表面产生气流作用力，该气流作用力相对的减少了车身上下表面压力差，增大了车身附着力，提高了操纵稳定性。
本实用新型实施例还公开了一种车辆，所述车辆设置有本实用新型实施例公开的任一项所述的汽车顶棚。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
以上对本实用新型所提供的一种汽车顶棚和一种车辆，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。