隨著國家對節(jié)能環(huán)保的重視,近幾年來汽車空氣動力學(xué)在我國越來越被重視。對于整車減阻,由于車輪在整車阻力占比超過30%,急需仿真和實驗的跟進(jìn)研究。實現(xiàn)車輪氣動力的準(zhǔn)確測量和流動結(jié)構(gòu)的精確捕捉是車輪氣動特性研究的關(guān)鍵。本文在相關(guān)研究的基礎(chǔ)上,自主設(shè)計測試臺架進(jìn)行實驗研究,包括車輪氣動力測量和PIV流場測量。仿真采用STAR-CCM+軟件重疊網(wǎng)格實現(xiàn)車輪的真實貼地旋轉(zhuǎn),研究車輪自由來流固定工況和旋轉(zhuǎn)工況流動機理。本文首先通過長圓柱的流場實驗驗證仿真的準(zhǔn)確性,緊接著研究短圓柱的流動特性。長圓柱的貼地繞流屬于二維流動,短圓柱屬于三維流動,通過對比發(fā)現(xiàn)固定工況下雖然短圓柱頂部繞流分離延遲且回流渦更加穩(wěn)定但由于其側(cè)邊氣流形成馬蹄渦和輪肩渦,大量的能量損耗導(dǎo)致阻力比長圓柱大的多;二者旋轉(zhuǎn)后由于繞頂氣流的提前分離帶來了不同的影響,長圓柱的阻力會增加而短圓柱的阻力會下降。繼續(xù)研究不同倒角的三種車輪縮比模型的流動結(jié)構(gòu),并對比研究三者固定工況和旋轉(zhuǎn)工況流動機理的不同。由于倒角的存在會對車輪產(chǎn)生不一樣的渦流結(jié)構(gòu),旋轉(zhuǎn)的主要是對輪肩渦和馬蹄渦產(chǎn)生影響進(jìn)而決定不同的氣動特性,同時發(fā)現(xiàn)旋轉(zhuǎn)有穩(wěn)定氣流減輕湍流發(fā)生的作用進(jìn)...

【文章頁數(shù)】：113 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
abstract
第1章 緒論
    1.1 研究背景及意義
    1.2 國內(nèi)關(guān)于車輪氣動特性研究歷史及現(xiàn)狀
    1.3 國外關(guān)于車輪氣動特性研究歷史及現(xiàn)狀
    1.4 本文研究內(nèi)容
第2章 車輪旋轉(zhuǎn)理論基礎(chǔ)及實驗介紹
    2.1 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)
        2.1.1 湍流控制方程
        2.1.2 數(shù)值模擬方法
    2.2 用于模擬的重疊網(wǎng)格技術(shù)
        2.2.1 重疊網(wǎng)格技術(shù)介紹
        2.2.2 重疊網(wǎng)格原理
        2.2.3 實現(xiàn)車輪貼地旋轉(zhuǎn)的重疊網(wǎng)格設(shè)置
    2.3 實驗?zāi)Ｐ徒榻B
        2.3.1 研究所選車輪
        2.3.2 吉林大學(xué)比例模型風(fēng)洞
        2.3.3 二維圓柱和輪胎縮比簡化模型
    2.4 試驗臺架設(shè)計
        2.4.1 試驗臺架總體布置
        2.4.2 試驗臺架關(guān)鍵設(shè)計
    2.5 風(fēng)洞PIV實驗介紹
        2.5.1 PIV概述
        2.5.2 PIV技術(shù)原理
        2.5.3 PIV測量平面介紹及坐標(biāo)介紹
    2.6 本章小節(jié)
第3章 車輪局部流場仿真方法
    3.1 數(shù)值仿真方案的設(shè)定
        3.1.1 網(wǎng)格加密策略
        3.1.2 計算域及邊界條件設(shè)置
    3.2 二維長圓柱仿真與實驗驗證
        3.2.1 長圓柱表面壓力實驗與穩(wěn)態(tài)RANS仿真方法驗證
        3.2.2 PIV實驗與RANS仿真方法驗證
    3.3 長圓柱的二維流動和短圓柱的三維流動流場分析
        3.3.1 長圓柱和短圓柱固定流場對比分析
        3.3.2 長圓柱和短圓柱旋轉(zhuǎn)流場對比分析
    3.4 比例模型的旋轉(zhuǎn)仿真切速度對應(yīng)和角速度對應(yīng)
    3.5 本章小結(jié)
第4章 車輪縮比簡化模型的流場分析
    4.1 直角車輪模型流場分析
        4.1.1 直角車輪模型垂直于X軸截面流場
        4.1.2 直角車輪模型垂直于Y軸截面流場
        4.1.3 直角車輪模型垂直于Z軸截面流場
        4.1.4 直角車輪固定與旋轉(zhuǎn)流動結(jié)構(gòu)對比
    4.2 切角車輪模型流場分析
        4.2.1 切角車輪模型垂直于X軸截面流場
        4.2.2 切角車輪模型垂直于Y軸截面流場
        4.2.3 切角車輪模型垂直于Z軸截面流場
        4.2.4 切角車輪固定與旋轉(zhuǎn)流動結(jié)構(gòu)對比
    4.3 圓角車輪模型流場分析
        4.3.1 圓角車輪模型垂直于X軸截面流場
        4.3.2 圓角車輪模型垂直于Y軸截面流場
        4.3.3 圓角車輪模型垂直于Z軸截面流場
        4.3.4 圓角輪胎固定與旋轉(zhuǎn)流動結(jié)構(gòu)對比
    4.4 縮比模型對比分析總結(jié)
    4.5 本章小結(jié)
第5章 賽車車輪的氣動特性研究
    5.1 賽車車輪氣動特性實驗研究
        5.1.1 仿真確定比例模型風(fēng)洞大阻塞比的影響
        5.1.2 賽車車輪氣動力測量實驗簡介
        5.1.3 賽車車輪氣動特性實驗結(jié)果分析
    5.2 賽車車輪氣動特性仿真研究
        5.2.1 賽車車輪固定工況流場分析
        5.2.2 賽車車輪旋轉(zhuǎn)工況流場分析
        5.2.3 賽車車輪固定與旋轉(zhuǎn)工況氣動特性對比分析
    5.3 不同輪輞狀態(tài)氣動特性分析
        5.3.1 固定工況對比分析
        5.3.2 旋轉(zhuǎn)工況對比分析
    5.4 本章小結(jié)
第6章 總結(jié)與展望
    6.1 全文總結(jié)
    6.2 展望
參考文獻(xiàn)
作者簡介
致謝



本文編號：3846213