本文關鍵詞：基于多孔介質的廂式載貨汽車氣動減阻研究

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【摘要】：在提倡節(jié)能減排的當今社會中,研究貨車減阻技術是十分有意義的。隨著我國公路交通的快速發(fā)展,高速公路上的貨車車速也在不斷的提高。高速行駛時貨車消耗燃油主要用于克服氣動阻力,因此貨車氣動減阻的研究至關重要。將多孔介質材料布置于貨車貨箱表面,進行氣動減阻研究,可以有效提高燃油經(jīng)濟性,實現(xiàn)節(jié)能減排。本文的研究內(nèi)容主要包括以下四個部分:第一部分是對仿真方法進行探究,設計試驗獲得多孔介質數(shù)值仿真所需參數(shù);第二部分是將多孔介質材料布置于三維簡化貨車模型的貨箱表面進行仿真研究;第三部分是分析多孔介質材料對流場的影響,進行減阻機理的探究;第四部分是將最佳減阻方案應用于實車模型,并進行風洞試驗的驗證。第一部分基于FLUENT軟件中的多孔介質模塊,利用二維方柱模型進行仿真方法的探究。由于仿真參數(shù)無法直接從數(shù)據(jù)庫中獲取,因此利用葉輪測速儀和PSI壓力掃描閥等設備設計試驗,獲得流經(jīng)多孔介質材料的氣流流速和多孔介質材料兩端的壓降,通過數(shù)學計算得到數(shù)值仿真所需參數(shù)。與前人的仿真結果進行對比后,確定該仿真方法的可行性。第二部分是將多孔介質材料布置于簡化貨車模型的貨箱表面,對3種多孔介質材料,5種布置位置,5種材料厚度即75種工況進行仿真分析。數(shù)值仿真結果顯示,最佳減阻方案為在貨箱頂部布置40mm厚度的纖維材料,減阻率為11.26%。通過圖表和方差分析的方法進行數(shù)據(jù)分析,獲得了材料屬性、布置位置、材料厚度對減阻率的影響規(guī)律及主次關系。第三部分分析了多孔介質材料對貨車周圍流場的影響,對多孔介質材料的減阻機理進行了探究。由于五種布置位置的減阻機理各不相同,而不同厚度、不同材料下的減阻機理較為相似,因此著重分析了布置位置的影響,通過后處理可以得知:1.多孔介質材料使與之接觸的表面上的壁面剪切應力大幅下降,因此粘性摩擦阻力也隨之降低。2.多孔介質材料改變了其周圍的壓力分布情況,從而影響了整車的壓力場。3.多孔介質材料可以減小頂部和兩側分離渦尺度,使再附著提前,抑制了漩渦對流場的影響。第四部分是將最佳的減阻方案應用于1:7實車模型,并且對數(shù)值仿真結果進行風洞試驗驗證,試驗與仿真的結果在工程允許誤差范圍內(nèi),驗證了數(shù)值仿真的可靠性。本文通過數(shù)值仿真與風洞試驗的方法,獲得了多孔介質材料各參數(shù)對減阻率的影響,較為詳細的闡述了多孔介質材料對貨車周圍流場的影響以及其減阻機理,將最佳減阻方案應用于實車比例模型并進行風洞試驗驗證,為多孔介質材料在高速貨車上減阻的應用提供了一定的指導。
【關鍵詞】：多孔介質 氣動減阻 數(shù)值仿真 風洞試驗
【學位授予單位】：吉林大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：U461.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結19-21
• 第2章 基礎理論與前期探索21-39
• 2.1 汽車空氣動力學21-22
• 2.2 計算流體力學22-25
• 2.2.1 控制方程22
• 2.2.2 兩方程渦粘模型22-25
• 2.3 多孔介質相關理論25-28
• 2.3.1 滲流理論26-27
• 2.3.2 多孔介質模型27-28
• 2.4 仿真參數(shù)試驗測定28-32
• 2.4.1 仿真參數(shù)的求解方法29
• 2.4.2 試驗方案29-31
• 2.4.3 二維管路數(shù)值仿真31-32
• 2.5 仿真方法驗證32-34
• 2.6 網(wǎng)格無關性驗證34-36
• 2.7 湍流模型的選擇36-37
• 2.8 本章小結37-39
• 第3章 多孔介質減阻仿真及分析39-67
• 3.1 多孔介質減阻仿真模型的建立39-46
• 3.1.1 幾何模型的分區(qū)40-42
• 3.1.2 計算域42-43
• 3.1.3 網(wǎng)格方案43-45
• 3.1.4 邊界條件45-46
• 3.2 減阻效果的評價46
• 3.3 數(shù)值仿真結果46-50
• 3.4 仿真結果分析50-66
• 3.4.1 影響主次因素分析50-52
• 3.4.2 各參數(shù)影響規(guī)律分析52-66
• 3.5 本章小結66-67
• 第4章 多孔介質對流場的影響及減阻機理探究67-93
• 4.1 不同布置位置下多孔介質對流場的影響及減阻機理探究67-87
• 4.1.1 底部布置多孔介質對流場的影響及減阻機理探究67-72
• 4.1.2 頂部布置多孔介質對流場的影響及減阻機理探究72-77
• 4.1.3 前部布置多孔介質對流場的影響及減阻機理探究77-81
• 4.1.4 后部布置多孔介質對流場的影響及減阻機理探究81-84
• 4.1.5 兩側布置多孔介質對流場的影響及減阻機理探究84-87
• 4.2 不同材料厚度下多孔介質對流場的影響及減阻機理探究87-89
• 4.2.1 不同材料厚度下貨箱頂部表面的壓力變化88
• 4.2.2 不同材料厚度下多孔介質內(nèi)部的流場變化88-89
• 4.3 不同材料屬性下多孔介質對流場的影響及減阻機理探究89-91
• 4.3.1 不同材料屬性下貨箱頂部表面的壓力變化89-90
• 4.3.2 不同材料屬性下多孔介質內(nèi)部的流場變化90-91
• 4.4 本章小結91-93
• 第5章 工程應用與試驗驗證93-99
• 5.1 數(shù)值仿真方案93-94
• 5.2 風洞試驗方案94
• 5.3 多孔介質材料對實車周圍流場的影響及減阻機理分析94-98
• 5.3.1 多孔介質材料對阻力的影響94-96
• 5.3.2 多孔介質材料對流場的影響96-97
• 5.3.3 多孔介質材料的減阻機理探究97-98
• 5.4 本章小結98-99
• 第6章 總結與展望99-101
• 6.1 全文總結99-100
• 6.2 本文展望100-101
• 參考文獻101-107
• 作者簡介及科研成果107-109
• 致謝109

【參考文獻】

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本文編號：954874