本文關(guān)鍵詞：重型卡車氣動(dòng)性能優(yōu)化與實(shí)驗(yàn)研究

  更多相關(guān)文章： 重型卡車 側(cè)風(fēng) 風(fēng)洞試驗(yàn) 計(jì)算流體力學(xué)仿真 減阻裝置

【摘要】：近年來,隨著油價(jià)不斷上漲、霧霾天氣持續(xù)出現(xiàn)以及國五排放標(biāo)準(zhǔn)的實(shí)施,汽車節(jié)能已成為汽車設(shè)計(jì)的必然要求。運(yùn)用CFD仿真優(yōu)化和風(fēng)洞試驗(yàn)手段來降低重型卡車的阻力系數(shù),進(jìn)而降低汽車的燃油消耗成為一種重要手段。由于重型卡車駕駛室較高,迎風(fēng)面積大,整車氣動(dòng)阻力較大,同時(shí)側(cè)風(fēng)穩(wěn)定性也較差,因此改善重型卡車的側(cè)風(fēng)氣動(dòng)特性對(duì)提高燃油經(jīng)濟(jì)性及行駛安全性十分緊迫。本文圍繞重型卡車整車進(jìn)行氣動(dòng)優(yōu)化設(shè)計(jì),在駕駛室與貨箱的間隙添加橫向和豎向?qū)Я靼?在貨箱中下部添加側(cè)裙,在貨箱尾部添加尾板來減小重型卡車的氣動(dòng)阻力。本文首先對(duì)重型卡車在不同橫擺角下的側(cè)風(fēng)作用進(jìn)行了數(shù)值模擬分析,結(jié)果顯示,重型卡車的阻力系數(shù)、側(cè)力系數(shù)、側(cè)傾力矩等均隨橫擺角的增加而增加,并且增加幅度較大。側(cè)風(fēng)會(huì)嚴(yán)重影響重型卡車行駛的安全性和操縱穩(wěn)定性,為此在駕駛室和貨箱的間隙添加優(yōu)化后的橫向和豎向的導(dǎo)流板,針對(duì)添加氣動(dòng)附加裝置后的模型進(jìn)行了側(cè)風(fēng)狀態(tài)下的CFD仿真分析,通過對(duì)添加氣動(dòng)附件前后駕駛室與貨箱間隙氣流速度、壓力、流線和湍動(dòng)能的變化,分析了橫板和豎板對(duì)氣流分割包圍,減少能量耗散以降低阻力系數(shù)的原理。其次在湖南大學(xué)HD-2風(fēng)洞中對(duì)重型卡車的比例模型和添加橫板和豎板的模型進(jìn)行了風(fēng)洞試驗(yàn),測(cè)得不同橫擺角下重型卡車的氣動(dòng)六分量和尾部流場(chǎng)分布情況,試驗(yàn)結(jié)果顯示添加氣動(dòng)附件后重型卡車在有側(cè)風(fēng)作用時(shí)各個(gè)橫擺角下的阻力系數(shù)均有不同程度的減小,而且側(cè)力系數(shù)和側(cè)傾力矩并沒有因?yàn)樘砑託鈩?dòng)附件而增大,反而呈現(xiàn)輕微的減小趨勢(shì),也就是說添加側(cè)向整流裝置既增強(qiáng)了燃油經(jīng)濟(jì)性,又沒有降低安全性能。最后,本文還對(duì)重型卡車中后部的側(cè)裙和尾板進(jìn)行了聯(lián)合仿真優(yōu)化,側(cè)裙可以防止來自側(cè)向的氣流流過底部,尾板可以延緩尾渦的分離,使尾渦的渦核遠(yuǎn)離車尾。本文定義了側(cè)裙和尾板的四個(gè)參數(shù)來描述側(cè)裙和尾板幾何模型。通過試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法選擇30組樣本點(diǎn)來構(gòu)造近似模型,再通過遺傳算法尋優(yōu),找到使重型卡車阻力系數(shù)最小的側(cè)裙和尾板的最佳參數(shù)組合。研究結(jié)果表明添加優(yōu)化的側(cè)裙和尾板后重型卡車的阻力系數(shù)降低了8.2%。
【關(guān)鍵詞】：重型卡車 側(cè)風(fēng) 風(fēng)洞試驗(yàn) 計(jì)算流體力學(xué)仿真 減阻裝置
【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
【分類號(hào)】：U461.1
【目錄】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第1章 緒論10-15
• 1.1 課題研究背景10-11
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀11-13
• 1.3 現(xiàn)有研究方法13-14
• 1.4 本文研究?jī)?nèi)容14-15
• 第2章 側(cè)風(fēng)狀態(tài)下重型卡車氣動(dòng)特性仿真15-29
• 2.1 汽車空氣動(dòng)力學(xué)研究?jī)?nèi)容15-17
• 2.2 湍流理論及模擬方法17-19
• 2.3 重型卡車CFD數(shù)值仿真方法19-22
• 2.3.1 數(shù)值仿真方法和流程19-20
• 2.3.2 建立幾何模型20
• 2.3.3 計(jì)算域網(wǎng)格劃分20-21
• 2.3.4 邊界條件設(shè)置21-22
• 2.4 原車模型求解結(jié)果與討論22-24
• 2.4.1 CFD計(jì)算結(jié)果22-23
• 2.4.2 車身表面壓力分布對(duì)比23
• 2.4.3 截面Z=-1.8m處的速度分布對(duì)比23-24
• 2.4.4 截面Z=-1.8m處的湍動(dòng)能對(duì)比24
• 2.5 添加橫板和縱板后氣動(dòng)特性對(duì)比分析24-28
• 2.5.1 添加橫板和豎板后CFD計(jì)算結(jié)果25
• 2.5.2 橫擺角為 12°時(shí)氣動(dòng)特性對(duì)比分析25-28
• 2.6 本章小結(jié)28-29
• 第3章 側(cè)風(fēng)狀態(tài)下重型卡車氣動(dòng)特性試驗(yàn)29-51
• 3.1 汽車風(fēng)洞類型及構(gòu)造29-31
• 3.1.1 汽車風(fēng)洞類型29
• 3.1.2 汽車風(fēng)洞構(gòu)造29-31
• 3.2 汽車風(fēng)洞試驗(yàn)技術(shù)要求及試驗(yàn)設(shè)備31-36
• 3.2.1 汽車風(fēng)洞試驗(yàn)準(zhǔn)則31-32
• 3.2.2 地面效應(yīng)模擬32
• 3.2.3 試驗(yàn)?zāi)Ｐ偷闹谱髋c安裝32-33
• 3.2.4 風(fēng)洞測(cè)試主要設(shè)備33-36
• 3.3 原車模型氣動(dòng)測(cè)試結(jié)果36-43
• 3.3.1 原車模型六分量試驗(yàn)結(jié)果36-41
• 3.3.2 試驗(yàn)與仿真氣動(dòng)力系數(shù)對(duì)比41
• 3.3.3 原車模型PIV試驗(yàn)結(jié)果41-43
• 3.4 添加橫板和豎板后六分量試驗(yàn)結(jié)果43-49
• 3.5 改進(jìn)效果49
• 3.6 本章小結(jié)49-51
• 第4章 基于側(cè)裙和尾板的重型卡車風(fēng)阻優(yōu)化51-62
• 4.1 側(cè)裙和尾板的參數(shù)化描述51
• 4.2 計(jì)算域網(wǎng)格劃分51-52
• 4.3 湍流模型及邊界條件52
• 4.4 側(cè)裙和尾板的優(yōu)化設(shè)計(jì)52-55
• 4.4.1 優(yōu)化問題描述52-53
• 4.4.2 近似模型的建立53-54
• 4.4.3 試驗(yàn)設(shè)計(jì)54
• 4.4.4 可靠性驗(yàn)證54-55
• 4.5 優(yōu)化流程及方法55-56
• 4.6 求解結(jié)果及討論56-61
• 4.6.1 DOE分析及交互效應(yīng)分析56-57
• 4.6.2 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對(duì)壓力的影響57-59
• 4.6.3 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對(duì)速度的影響59-60
• 4.6.4 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對(duì)矢量的影響60
• 4.6.5 安裝優(yōu)化側(cè)裙和尾板對(duì)湍動(dòng)能的影響60-61
• 4.7 本章小結(jié)61-62
• 總結(jié)和展望62-63
• 參考文獻(xiàn)63-67
• 致謝67-68
• 附錄A 攻讀學(xué)位期間所發(fā)表的學(xué)術(shù)論文68

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本文編號(hào)：1039391