本文選題：邊界層 + 非光滑表面　； 參考：《湖南大學(xué)》2016年碩士論文

【摘要】：隨著汽車(chē)行業(yè)的不斷發(fā)展以及高速路網(wǎng)的不斷完善,汽車(chē)實(shí)際行駛速度得到很大提高,這將大大影響汽車(chē)的氣動(dòng)阻力。行駛速度越大,其氣動(dòng)阻力也越大,若能減小氣動(dòng)阻力,則意味著燃油消耗的降低。隨著汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)的發(fā)展,減小車(chē)身氣動(dòng)阻力的傳統(tǒng)方法已經(jīng)成熟并遇到技術(shù)瓶頸,需要尋求新型氣動(dòng)減阻方法和思路。國(guó)內(nèi)外研究發(fā)現(xiàn)仿生非光滑表面具有較好的減阻效果,因此可以將非光滑結(jié)構(gòu)引入汽車(chē)車(chē)身,實(shí)現(xiàn)汽車(chē)的節(jié)能減阻。本文基于標(biāo)準(zhǔn)MIRA階梯背模型,將凹坑型非光滑結(jié)構(gòu)引入汽車(chē)頂部表面,研究頂部近壁面邊界層內(nèi)關(guān)鍵流場(chǎng)參數(shù)的變化以及這些變化對(duì)尾流造成的影響,并分析其減阻機(jī)理。最后進(jìn)一步考慮側(cè)風(fēng)狀態(tài)下凹坑型非光滑結(jié)構(gòu)的減阻效果以及對(duì)汽車(chē)行駛造成的影響。首先選擇非光滑單元體形態(tài)、布置位置和尺寸建立非光滑車(chē)身模型,利用CFD數(shù)值模擬仿真方法對(duì)光滑、非光滑汽車(chē)模型進(jìn)行仿真,并通過(guò)與MIRA模型風(fēng)洞試驗(yàn)對(duì)比驗(yàn)證表明數(shù)值模擬方法的可靠性。其次從非光滑表面邊界層內(nèi)的流場(chǎng)特性出發(fā),分析氣流速度、邊界層厚度、壁面剪切力、表面摩擦阻力等流場(chǎng)參數(shù)的變化及其對(duì)邊界層分離后尾流狀態(tài)、湍流強(qiáng)度、湍流耗散率等方面的影響來(lái)探究非光滑結(jié)構(gòu)的減阻機(jī)理。最后通過(guò)采用穩(wěn)態(tài)側(cè)風(fēng)數(shù)值模擬,對(duì)比分析了0~30°范圍內(nèi)(橫擺角以3°遞增)的光滑模型與非光滑模型的車(chē)身周?chē)鲌?chǎng)特性。對(duì)氣動(dòng)力系數(shù)和氣動(dòng)力進(jìn)行了計(jì)算,并根據(jù)車(chē)身外流場(chǎng)的速度、壓力、湍動(dòng)能分布圖,分析側(cè)風(fēng)狀態(tài)下,非光滑結(jié)構(gòu)的引入對(duì)于汽車(chē)氣動(dòng)特性特別是氣動(dòng)阻力的影響。
[Abstract]:With the continuous development of the automobile industry and the continuous improvement of highway network, the actual vehicle speed has been greatly improved, which will greatly affect the aerodynamic resistance of the vehicle. The greater the speed, the greater the aerodynamic resistance. If the aerodynamic resistance can be reduced, it will mean the reduction of fuel consumption. With the development of automobile aerodynamics, the traditional method of reducing aerodynamic resistance of automobile body has been mature and met with technical bottleneck, so it is necessary to seek new aerodynamic drag reduction method and train of thought. Domestic and foreign studies show that bionic non-smooth surface has better drag reduction effect, so non-smooth structure can be introduced into vehicle body to achieve energy saving and drag reduction. Based on the standard MIRA step back model, the crater type non-smooth structure is introduced into the top surface of the vehicle to study the change of the key flow field parameters in the boundary layer near the wall of the top and the influence of these changes on the wake, and the mechanism of drag reduction is analyzed. Finally, the drag reduction effect of non-smooth concave structure under crosswind and its influence on vehicle driving are further considered. Firstly, the non-smooth vehicle body model is established by selecting the non-smooth unit shape, arranging the position and size, and simulating the smooth and non-smooth vehicle model by CFD numerical simulation method. The reliability of the numerical simulation method is verified by comparing with the wind tunnel test of MIRA model. Secondly, based on the characteristics of the flow field in the non-smooth boundary layer, the variation of the flow field parameters, such as the flow velocity, the thickness of the boundary layer, the wall shear force, the friction resistance of the surface, the wake state and the turbulence intensity of the boundary layer after separation are analyzed. The drag reduction mechanism of non-smooth structures is studied by the influence of turbulent dissipation rate. Finally, by using steady state cross-wind numerical simulation, the characteristics of the flow field around the body of the smooth model and the non-smooth model in the range of 0 擄30 擄(3 擄increase in yaw angle) are compared and analyzed. The aerodynamic coefficient and aerodynamic force are calculated. According to the velocity, pressure and turbulent kinetic energy distribution of the body flow field, the influence of the introduction of non-smooth structure on the aerodynamic characteristics, especially the aerodynamic resistance, is analyzed under the crosswind condition.
【學(xué)位授予單位】：湖南大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：U461.1

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本文編號(hào)：2013443