發(fā)布時間：2017-11-06 21:34

  本文關(guān)鍵詞：Ahmed模型射流主動控制氣動減阻策略研究

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【摘要】：隨著我國汽車技術(shù)的不斷發(fā)展,加之國人環(huán)保意識的提高,國家不斷發(fā)布新的汽車油耗強制性國家標準。氣體流過車身后會在車身尾部產(chǎn)生流動分離,氣體分離后在尾部產(chǎn)生一個負壓區(qū),從而產(chǎn)生較大的氣動阻力。通過分析車身尾流的流動結(jié)構(gòu),可以知道壓差阻力產(chǎn)生的原因,采用相應(yīng)的尾流控制措施,可以減小車輛的氣動阻力。目前應(yīng)用最多的流動控制技術(shù)主要有被動控制和主動控制這兩大類,通常被動控制的措施都比較簡單,且成本較低,它的控制措施選定后一般是不變的,因此又稱為固定控制,如汽車上的擾流板、導(dǎo)流罩等。主動控制剛好與被動控制相反,它的控制是動態(tài)的,可以實時變化,能夠隨著流動狀態(tài)的變化而改變,能到達到較理想的控制效果,通常有合成射流技術(shù)、定常射流技術(shù)、抽吸和吹除等方式。計算機技術(shù)的發(fā)展為研究提供了便利,現(xiàn)階段數(shù)值仿真技術(shù)成為主流,可以有效的研究汽車外流場的變化,它具有計算周期短,成本低等優(yōu)點,相對于風洞試驗有很多的便利。本文主要使用CFD仿真軟件STAR-CCM+,對類車體Ahmed模型的尾流場進行仿真研究,首先研究了仿真計算的精確性,然后探討了射流減阻的減阻措施,采用定常射流的方式,使用雷諾時均法SST k-w湍流模型對25°Ahmed模型尾部流場做了數(shù)值仿真,對尾部各個可能減阻的位置做了研究,找到各個位置最好的減阻工況,并分析了尾部渦流的變化,發(fā)現(xiàn)通過控制模型尾部的分離渦,可以改變車體的壓力大小,從而減小模型的壓差阻力,實現(xiàn)減阻的目的。在對25°Ahmed模型尾部各個有效位置做了分析之后,選取五個有效減阻位置的最優(yōu)減阻工況做射流孔形狀的研究,增加了非連續(xù)型和翼型這兩種形狀的射流孔,通過仿真計算,與采用連續(xù)型射流孔時得到的結(jié)果做比較分析,發(fā)現(xiàn)采用連續(xù)型射流孔時減阻效果最好,主要因為采用連續(xù)型射流孔時射流范圍更大些,能夠較大程度地改變模型尾流結(jié)構(gòu)。然后將最優(yōu)的五個減阻工況的參數(shù)進行簡單的組合,對生成的組合方案進行仿真計算,發(fā)現(xiàn)組合的試驗工況比單一射流孔時的減阻工況有更好的減阻效果,因此接下來采用正交試驗設(shè)計方法尋找組合工況最優(yōu)的減阻工況,實現(xiàn)了現(xiàn)有條件下25°Ahmed模型的最大減阻,并且分析了最優(yōu)減阻工況時的尾流結(jié)構(gòu)特征及減阻機理,通過對25°Ahmed模型進行系統(tǒng)的分析,總結(jié)了射流減阻的規(guī)律,為接下來進行的35°Ahmed模型減阻研究提供了一定的依據(jù)。最后對35°Ahmed模型做了射流減阻仿真分析研究,35°Ahmed模型的尾流結(jié)構(gòu)與25°Ahmed模型截然不同,氣流在流過35°Ahmed模型車體后,在尾部斜面直接分離,要想實現(xiàn)減阻有一定的難度,參考之前對25°Ahmed模型做的研究,選取各個可能有效位置的射流孔設(shè)置方案,通過擴大射流孔距離值和射流速度值,采用逐步優(yōu)化減阻的方法對35°Ahmed模型進行減阻分析,發(fā)現(xiàn)能夠?qū)崿F(xiàn)較好的減阻,達到了超過6%的減阻結(jié)果,分析了最優(yōu)減阻工況時的尾流結(jié)構(gòu)特征及減阻機理,對射流減阻這種主動控制的減阻方式有了更深入的認識。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U461.1

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本文編號：1149494