本文關(guān)鍵詞：非光滑表面對汽車尾渦結(jié)構(gòu)的控制分析研究

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【摘要】：隨著經(jīng)濟的快速發(fā)展,汽車制造業(yè)水平提高與高速公路的大范圍修建,實際行駛的汽車速度越來越快,而汽車的行駛速度對于汽車行駛時所受到的空氣阻力影響非常大,汽車行駛所受空氣阻力與行駛速度的二次成正比,增加的空氣阻力勢必提高汽車所消耗的燃料,在世界石油資源逐步緊缺的當(dāng)前社會,尋求汽車節(jié)能減排、降低汽車的行駛阻力是不容緩的。而傳統(tǒng)的減小汽車空氣阻力的方法已經(jīng)遇到瓶頸,尋求新型氣動的減阻思路和方法已經(jīng)迫在眉睫。研究發(fā)現(xiàn)仿生非光滑表面具有較好的減阻效果,根據(jù)此種減阻思路,將非光滑結(jié)構(gòu)引入汽車車身上,研究非光滑結(jié)構(gòu)對汽車尾部流場的影響,實現(xiàn)汽車的節(jié)能減阻效果。本文研究的重點是針對不同車尾造型的三種車型,分別在汽車頂部、行李艙蓋、及尾部上布置凹坑型非光滑結(jié)構(gòu),分析汽車周圍速度變化、壓力變化、湍流動能變化、湍流耗散率變化等參數(shù),研究非光滑結(jié)構(gòu)的布置對汽車尾部渦流形成的控制作用,充分了解非光滑表面對尾部旋渦結(jié)構(gòu)的控制行為。本文使用UG軟件建立不同尾部造型的MIRA模型組,并將凹坑型結(jié)構(gòu)布置在汽車的頂部、尾部及階梯背汽車的行李艙蓋上,并通過風(fēng)洞試驗與CFD數(shù)值仿真相結(jié)合的方式,對比分析相同工況設(shè)定下,汽車周圍壓力場與汽車所受空氣阻力系數(shù)的差別,驗證了CFD數(shù)值仿真技術(shù)的可靠性。通過分析光滑型汽車與表面非光滑型汽車周圍的速度變化、壓力變化、湍流動能變化、湍流耗散率變化等參數(shù),研究汽車周圍流場的生成與變化,發(fā)現(xiàn)非光滑結(jié)構(gòu)能有效改善汽車周圍的流場。在階梯背汽車頂部與行李艙蓋上布置凹坑型結(jié)構(gòu),能延遲汽車頂部氣流分離,抑制后風(fēng)窗上貓眼渦的生成,使尾部剪切渦減小和渦核中心前移,但又能使尾部主渦的渦核中心后移,減小尾部主渦的渦量；在三種不同背型汽車尾部布置凹坑型結(jié)構(gòu),能使尾部剪切渦位置處停滯的氣流繼續(xù)向下游運動,減小尾部氣流的摩擦損失,進一步減小了剪切渦的渦量大小,也使得來流更加順暢,從頂部向下游發(fā)展的氣流分離延遲,抑制了對尾部主渦的注入量,減小了尾部渦量。本文研究掌握非光滑結(jié)構(gòu)擾動效應(yīng)的產(chǎn)生和演化機制,探討非光滑結(jié)構(gòu)的擾動效應(yīng)及其對尾渦形成的控制作用,得出非光滑結(jié)構(gòu)能延遲氣流分離,控制后風(fēng)窗上貓眼渦與尾部剪切渦流,也能抑制汽車尾部主渦的生成,為有效控制車輛尾跡中旋渦結(jié)構(gòu),抑制渦激振動,改善汽車氣動特性提供重要依據(jù)。
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U461.1

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