本文關(guān)鍵詞：重型卡車氣動性能優(yōu)化與實驗研究

  更多相關(guān)文章： 重型卡車 側(cè)風 風洞試驗 計算流體力學仿真 減阻裝置

【摘要】：近年來,隨著油價不斷上漲、霧霾天氣持續(xù)出現(xiàn)以及國五排放標準的實施,汽車節(jié)能已成為汽車設(shè)計的必然要求。運用CFD仿真優(yōu)化和風洞試驗手段來降低重型卡車的阻力系數(shù),進而降低汽車的燃油消耗成為一種重要手段。由于重型卡車駕駛室較高,迎風面積大,整車氣動阻力較大,同時側(cè)風穩(wěn)定性也較差,因此改善重型卡車的側(cè)風氣動特性對提高燃油經(jīng)濟性及行駛安全性十分緊迫。本文圍繞重型卡車整車進行氣動優(yōu)化設(shè)計,在駕駛室與貨箱的間隙添加橫向和豎向?qū)Я靼?在貨箱中下部添加側(cè)裙,在貨箱尾部添加尾板來減小重型卡車的氣動阻力。本文首先對重型卡車在不同橫擺角下的側(cè)風作用進行了數(shù)值模擬分析,結(jié)果顯示,重型卡車的阻力系數(shù)、側(cè)力系數(shù)、側(cè)傾力矩等均隨橫擺角的增加而增加,并且增加幅度較大。側(cè)風會嚴重影響重型卡車行駛的安全性和操縱穩(wěn)定性,為此在駕駛室和貨箱的間隙添加優(yōu)化后的橫向和豎向的導流板,針對添加氣動附加裝置后的模型進行了側(cè)風狀態(tài)下的CFD仿真分析,通過對添加氣動附件前后駕駛室與貨箱間隙氣流速度、壓力、流線和湍動能的變化,分析了橫板和豎板對氣流分割包圍,減少能量耗散以降低阻力系數(shù)的原理。其次在湖南大學HD-2風洞中對重型卡車的比例模型和添加橫板和豎板的模型進行了風洞試驗,測得不同橫擺角下重型卡車的氣動六分量和尾部流場分布情況,試驗結(jié)果顯示添加氣動附件后重型卡車在有側(cè)風作用時各個橫擺角下的阻力系數(shù)均有不同程度的減小,而且側(cè)力系數(shù)和側(cè)傾力矩并沒有因為添加氣動附件而增大,反而呈現(xiàn)輕微的減小趨勢,也就是說添加側(cè)向整流裝置既增強了燃油經(jīng)濟性,又沒有降低安全性能。最后,本文還對重型卡車中后部的側(cè)裙和尾板進行了聯(lián)合仿真優(yōu)化,側(cè)裙可以防止來自側(cè)向的氣流流過底部,尾板可以延緩尾渦的分離,使尾渦的渦核遠離車尾。本文定義了側(cè)裙和尾板的四個參數(shù)來描述側(cè)裙和尾板幾何模型。通過試驗設(shè)計方法選擇30組樣本點來構(gòu)造近似模型,再通過遺傳算法尋優(yōu),找到使重型卡車阻力系數(shù)最小的側(cè)裙和尾板的最佳參數(shù)組合。研究結(jié)果表明添加優(yōu)化的側(cè)裙和尾板后重型卡車的阻力系數(shù)降低了8.2%。
【關(guān)鍵詞】：重型卡車 側(cè)風 風洞試驗 計算流體力學仿真 減阻裝置
【學位授予單位】：湖南大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 現(xiàn)有研究方法13-14
• 1.4 本文研究內(nèi)容14-15
• 第2章 側(cè)風狀態(tài)下重型卡車氣動特性仿真15-29
• 2.1 汽車空氣動力學研究內(nèi)容15-17
• 2.2 湍流理論及模擬方法17-19
• 2.3 重型卡車CFD數(shù)值仿真方法19-22
• 2.3.1 數(shù)值仿真方法和流程19-20
• 2.3.2 建立幾何模型20
• 2.3.3 計算域網(wǎng)格劃分20-21
• 2.3.4 邊界條件設(shè)置21-22
• 2.4 原車模型求解結(jié)果與討論22-24
• 2.4.1 CFD計算結(jié)果22-23
• 2.4.2 車身表面壓力分布對比23
• 2.4.3 截面Z=-1.8m處的速度分布對比23-24
• 2.4.4 截面Z=-1.8m處的湍動能對比24
• 2.5 添加橫板和縱板后氣動特性對比分析24-28
• 2.5.1 添加橫板和豎板后CFD計算結(jié)果25
• 2.5.2 橫擺角為 12°時氣動特性對比分析25-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 側(cè)風狀態(tài)下重型卡車氣動特性試驗29-51
• 3.1 汽車風洞類型及構(gòu)造29-31
• 3.1.1 汽車風洞類型29
• 3.1.2 汽車風洞構(gòu)造29-31
• 3.2 汽車風洞試驗技術(shù)要求及試驗設(shè)備31-36
• 3.2.1 汽車風洞試驗準則31-32
• 3.2.2 地面效應(yīng)模擬32
• 3.2.3 試驗?zāi)Ｐ偷闹谱髋c安裝32-33
• 3.2.4 風洞測試主要設(shè)備33-36
• 3.3 原車模型氣動測試結(jié)果36-43
• 3.3.1 原車模型六分量試驗結(jié)果36-41
• 3.3.2 試驗與仿真氣動力系數(shù)對比41
• 3.3.3 原車模型PIV試驗結(jié)果41-43
• 3.4 添加橫板和豎板后六分量試驗結(jié)果43-49
• 3.5 改進效果49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 基于側(cè)裙和尾板的重型卡車風阻優(yōu)化51-62
• 4.1 側(cè)裙和尾板的參數(shù)化描述51
• 4.2 計算域網(wǎng)格劃分51-52
• 4.3 湍流模型及邊界條件52
• 4.4 側(cè)裙和尾板的優(yōu)化設(shè)計52-55
• 4.4.1 優(yōu)化問題描述52-53
• 4.4.2 近似模型的建立53-54
• 4.4.3 試驗設(shè)計54
• 4.4.4 可靠性驗證54-55
• 4.5 優(yōu)化流程及方法55-56
• 4.6 求解結(jié)果及討論56-61
• 4.6.1 DOE分析及交互效應(yīng)分析56-57
• 4.6.2 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對壓力的影響57-59
• 4.6.3 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對速度的影響59-60
• 4.6.4 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對矢量的影響60
• 4.6.5 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對湍動能的影響60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)和展望62-63
• 參考文獻63-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學位期間所發(fā)表的學術(shù)論文68

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