本文關(guān)鍵詞：基于CFD的重型載貨汽車氣動特性研究及造型設(shè)計，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：隨著人類物質(zhì)需求的不斷提高,重型載貨汽車的問世,迅速受到人們的歡迎,使其迅速成為了高效、快速、便捷、精準(zhǔn)的貨物運輸交通工具,被廣泛運用于物流行業(yè)。但隨著國際能源危機、大氣污染和全球變暖等問題的日益加重,就對重型載貨牽引車的設(shè)計提出了新的挑戰(zhàn)。要求其不僅要具備強大的運輸能力,同時還需盡量降低對能源的消耗。針對此問題,本論文從空氣動力學(xué)的角度出發(fā),對重型載貨汽車的造型與其空氣動力學(xué)性能的關(guān)系做了深入的研究與分析,并根據(jù)總結(jié)的規(guī)律設(shè)計了一款長頭重卡車型,使其氣動阻力系數(shù)CD值下降至0.329。本文的主要研究內(nèi)容和特色如下:(1)針對空氣動力學(xué)所涉及到的物理量進(jìn)行了研究與探討,研究了流體在各種不同條件下的運動狀態(tài)與變化規(guī)律和氣流作用于車身時所產(chǎn)生的氣動力與氣動力矩對整車的影響。同時詳細(xì)分析了構(gòu)成氣動阻力的幾大因素,以及其在總阻力中的所占比例。并通過研究CFD技術(shù),對流體力學(xué)數(shù)值仿真模擬所涉及到的基礎(chǔ)原理和基本解算方法進(jìn)行了深入研究,為后期的研究、參數(shù)設(shè)定以及數(shù)值分析等工作奠定基礎(chǔ),擁有更完善的理論認(rèn)知與技術(shù)掌握。(2)對美國能源部所頒布的標(biāo)準(zhǔn)參考重卡模型GCM進(jìn)行了從模型選擇、三維建模、網(wǎng)格劃分、FLUENT仿真計算設(shè)置到數(shù)值比對分析的全面描述與研究,為后續(xù)的實驗建立了統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)實驗流程與數(shù)據(jù)參考。(3)通過分別對市場上所常見的四種重卡車型進(jìn)行了氣動幾何模型的建立和CFD仿真實驗,在經(jīng)過對實驗數(shù)據(jù)的分析比對后,證明了GCM型的重卡車型風(fēng)阻系數(shù)最低,空氣動力學(xué)性能最好。(4)在設(shè)計新的低風(fēng)阻重型載貨牽引車時,以GCM車型為造型參考,針對其風(fēng)窗角度、車身曲面、貨箱等容易產(chǎn)生湍流的區(qū)域做了進(jìn)一步的修改與重新設(shè)計,使其風(fēng)阻系數(shù)值CD從0.408下降至0.329。并從美學(xué)需求出發(fā),完善了其幾何氣動模型,對其各部分車身立面以及車體細(xì)節(jié)部件進(jìn)行了設(shè)計與造型工作,賦予其獨有的產(chǎn)品外觀與產(chǎn)品氣質(zhì)。綜上所述,本文采用空氣動力學(xué)的基本原理,利用CFD外流場數(shù)值分析技術(shù)對GCM模型以及現(xiàn)有重卡車型進(jìn)行了驗證及分析。在證明了GCM模型具有較低風(fēng)阻系數(shù)的情況下,以此類車型為參考,設(shè)計出一款新的氣動模型,并在證明其擁有更佳空氣動力學(xué)性能后對其外觀進(jìn)行了更進(jìn)一步的造型設(shè)計,完成了本次課題設(shè)計目標(biāo)。對進(jìn)一步降低重型載貨汽車的氣動阻力系數(shù)提高燃油經(jīng)濟(jì)性具有積極的意義。
【關(guān)鍵詞】：重型載貨汽車 CFD 空氣動力學(xué)仿真 氣動造型設(shè)計
【學(xué)位授予單位】：太原理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.2;U461.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-12
• 第一章 緒論12-20
• 1.1 課題的研究背景及意義12-14
• 1.1.1 研究背景12
• 1.1.2 研究意義12-14
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.1 國外研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀16
• 1.3 課題研究內(nèi)容與方法16-20
• 1.3.1 研究內(nèi)容16-17
• 1.3.2 研究方法17-20
• 第二章 重型載貨汽車與空氣動力學(xué)20-30
• 2.1 汽車空氣動力學(xué)基本概念20-23
• 2.1.1 理想流體與粘性流體20-21
• 2.1.2 牛頓流體與非牛頓流體21-22
• 2.1.3 層流流動與湍流流動22-23
• 2.1.4 可壓縮流體與不可壓縮流體23
• 2.1.5 瞬態(tài)流動與定常流動23
• 2.2 外流場作用于重卡的氣動力和氣動力矩23-26
• 2.2.1 氣動阻力與側(cè)傾力矩24-25
• 2.2.2 氣動升力及縱傾力矩25
• 2.2.3 側(cè)向力及橫擺力矩25-26
• 2.3 氣動阻力的構(gòu)成及影響26-28
• 2.3.1 形狀阻力26
• 2.3.2 摩擦阻力26
• 2.3.3 誘導(dǎo)阻力26-27
• 2.3.4 干涉阻力27
• 2.3.5 內(nèi)流阻力27-28
• 2.4 本章小結(jié)28-30
• 第三章 重卡外流場數(shù)值仿真模擬計算概述30-42
• 3.1 流體力學(xué)數(shù)值仿真模擬簡介30-31
• 3.2 流體力學(xué)數(shù)值仿真的求解過程31-32
• 3.3 數(shù)值模擬的方法及分類32-33
• 3.3.1 有限單元法32-33
• 3.3.2 有限差分法33
• 3.3.3 有限體積法33
• 3.4 數(shù)值模擬理論基礎(chǔ)33-35
• 3.4.1 質(zhì)量守恒方程33-34
• 3.4.2 動量守恒方程34
• 3.4.3 能量守恒方程34-35
• 3.5 湍流的數(shù)值模擬方法35-38
• 3.5.1 直接模擬法36
• 3.5.2 大渦模擬法36
• 3.5.3 雷諾時均方程法36-38
• 3.6 近壁面處理函數(shù)38-40
• 3.7 數(shù)值計算的求解方法40-41
• 3.7.1 SIMPLE算法40-41
• 3.7.2 SIMPLEC算法41
• 3.7.3 PISO算法41
• 3.8 本章小結(jié)41-42
• 第四章 標(biāo)準(zhǔn)參考重卡氣動幾何模型的數(shù)值仿真驗證42-52
• 4.1 標(biāo)準(zhǔn)參考模型的選擇42-43
• 4.2 模型外流場數(shù)值模擬流程43-50
• 4.2.1 流體計算域的建立與合理性論證43-45
• 4.2.2 模型細(xì)節(jié)處理45-46
• 4.2.3 模型網(wǎng)格劃分策略46-49
• 4.2.4 FLUENT計算設(shè)置49-50
• 4.3 數(shù)值模擬結(jié)果的對比與分析50-51
• 4.4 本章小結(jié)51-52
• 第五章 四種重型載貨牽引車的氣動幾何模型對比52-62
• 5.1 四種重型載貨牽引車的基本形態(tài)52-53
• 5.2 四種重卡氣動幾何模型的建立及仿真53-57
• 5.2.1 長頭重卡模型54
• 5.2.2 短頭重卡模型54-55
• 5.2.3 平頭重卡模型55-56
• 5.2.4 針對四種模型的數(shù)值仿真設(shè)置56-57
• 5.3 四組模型的仿真結(jié)果比對57-61
• 5.3.1 分析結(jié)果數(shù)據(jù)比對57-58
• 5.3.2 湍流動能云圖對比58-59
• 5.3.3 速度矢量圖對比59-61
• 5.4 本章小結(jié)61-62
• 第六章 重卡的空氣動力學(xué)造型設(shè)計62-82
• 6.1 重卡氣動幾何模型的構(gòu)建62-65
• 6.1.1 重卡形態(tài)特征提取62-63
• 6.1.2 構(gòu)建氣動幾何模型63-65
• 6.2 對重卡氣動幾何模型的空氣動力學(xué)性能分析65-68
• 6.3 針對重卡氣動幾何模型的細(xì)節(jié)造型設(shè)計68-77
• 6.3.1 車身正面造型設(shè)計69-70
• 6.3.2 車身側(cè)面造型設(shè)計70-73
• 6.3.3 車身背部造型設(shè)計73-75
• 6.3.4 車燈細(xì)節(jié)設(shè)計75-77
• 6.4 整體造型渲染77-81
• 6.5 本章小結(jié)81-82
• 第七章 總結(jié)與展望82-84
• 7.1 全文總結(jié)82-83
• 7.2 展望83-84
• 參考文獻(xiàn)84-88
• 致謝88-90
• 攻讀學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文90

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  本文關(guān)鍵詞：基于CFD的重型載貨汽車氣動特性研究及造型設(shè)計，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：253030