本文關(guān)鍵詞：電動汽車迎面氣流能量回收裝置設(shè)計與實驗研究

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【摘要】：在動力電池性能和成本等因素制約下,大幅度提高電動汽車?yán)m(xù)航里程還很困難。因此,盡量降低電動汽車的行駛阻力和能耗,充分利用再生能量,是提高續(xù)航里程的有效途徑。本文從回收電動汽車迎面氣流能量的角度,利用電動汽車前艙空間設(shè)置包括風(fēng)道和風(fēng)力機的風(fēng)能回收系統(tǒng),將風(fēng)能轉(zhuǎn)化為電能,同時研究風(fēng)能回收系統(tǒng)對降低汽車風(fēng)阻的效果,從而實現(xiàn)純電動汽車?yán)m(xù)航里程的增加。主要研究內(nèi)容如下:在研究了小型風(fēng)力發(fā)電理論、各類小型風(fēng)力機類型及特點的基礎(chǔ)上,選擇了升阻結(jié)合式的垂直軸風(fēng)力機,結(jié)合國內(nèi)外對小型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)在特殊場合應(yīng)用的研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢,確定了最終的風(fēng)能回收系統(tǒng)總體方案。通過實車試驗,對比有無風(fēng)道兩種情況下車速與前艙內(nèi)風(fēng)速之間的關(guān)系。基于濃縮風(fēng)能型風(fēng)力發(fā)電機能量轉(zhuǎn)換理論,研究不同風(fēng)道對氣流的增速和引導(dǎo)效果,設(shè)計出本文的風(fēng)道方案。根據(jù)可利用風(fēng)能的大小及純電動汽車前艙空間尺寸,選型并設(shè)計了升力型風(fēng)力機的葉片數(shù)、葉片弦長、實度比、葉片翼型、葉片材料等。在升力型風(fēng)力機的基礎(chǔ)上,通過試驗的方式研究不同類型、不同葉片數(shù)的阻力型葉片對原升力型風(fēng)力機啟動性能和輸出功率的影響,得到最終的升阻結(jié)合式垂直軸風(fēng)力機方案。為驗證風(fēng)道和風(fēng)力機的性能,本文在CATIA中建立風(fēng)道和風(fēng)力機模型并將模型導(dǎo)入Ansys Workbench中,經(jīng)過有限元仿真得出風(fēng)力機運轉(zhuǎn)的過程中風(fēng)道內(nèi)的流場情況,對風(fēng)力機的模態(tài)分析還找出了風(fēng)力機易受破壞的部位。風(fēng)道和風(fēng)力機設(shè)計完成后,在Ansys CFX中研究風(fēng)能回收系統(tǒng)對整車的空氣阻力和空氣升力的影響。在CATIA中分別建立原車模型、帶有風(fēng)道的原車模型、帶有風(fēng)道和風(fēng)力機的原車模型,設(shè)計計算域,通過Ansys CFX后處理模塊將汽車外流場的計算結(jié)果可視化,分析不同模型對汽車外流場的影響以及純電動汽車空氣動力學(xué)性能的變化情況。最后,通過兩次臺架實驗,找出回收效率與車速的關(guān)系,驗證了風(fēng)能回收系統(tǒng)的實際性能。第一次臺架實驗通過搭建包括風(fēng)力機、風(fēng)道、中型風(fēng)扇、測量儀器等在內(nèi)的實驗平臺,測量出不同風(fēng)況、風(fēng)力機處于不同位置情況下風(fēng)道內(nèi)的流場及風(fēng)力機轉(zhuǎn)速情況,找出了風(fēng)道和風(fēng)力機的最佳匹配位置。第二次實驗使用大型風(fēng)扇模擬外界風(fēng)速,在第一次實驗的基礎(chǔ)上添加發(fā)電機、整流器、蓄電池、萬用表等設(shè)備,得出風(fēng)速在20km/h-60km/h之間時的風(fēng)能利用系數(shù)。最后以奇瑞瑞麒M1EV純電動汽車為例,估算本文設(shè)計的風(fēng)能回收系統(tǒng)可回收的電能以及可為純電動汽車節(jié)約的成本。
【學(xué)位授予單位】：江蘇大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：U469.72

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9 朱，

本文編號：1238233