發(fā)布時間：2021-05-15 05:36

　　當前,汽車高速行駛時的氣動升力日益得到國內(nèi)外的重視,當車速超過80km/h后,氣動升力對行駛穩(wěn)定性的影響已不容忽視。然而國際上氣動升力的數(shù)值仿真精度尚不能達到工程應用要求,一方面汽車空氣動力學適用的經(jīng)典湍流模型相關(guān)經(jīng)驗系數(shù),是基于單一擾流計算演繹推進而來,已能滿足氣動阻力工程需求,而氣動升力對車身周圍氣流異常敏感,難以準確模擬;另一方面,通用的有限體積法,無法避免空間離散時的網(wǎng)格畸變,且經(jīng)驗式等厚附面層網(wǎng)格與實際車身附面層不符;能避免網(wǎng)格弊端的格子LBM-les法,其粒子拓撲關(guān)系和湍流模型制約著計算精度和效率;由于風洞試驗中不可避免的存在模型安裝姿態(tài)、車身底部與風洞地板的雙附面層等干擾因素,氣動升力難以測量準確。此外,由于車身風壓中心難以確定,數(shù)值仿真和風洞試驗中,前后兩軸分項升力系數(shù)很難獲得,因而在工程應用中無法有效的對氣動升力進行優(yōu)化控制。針對以上問題,本文從氣動升力風洞試驗數(shù)據(jù)修正和改進格子LBM-les數(shù)值計算方法入手,開展了如下具體的研究工作:1.開展了氣動升力風洞試驗數(shù)據(jù)修正研究。研究了汽車模型安裝姿態(tài)、車身底部和風洞地板附面層對氣動升力測量影響規(guī)律,探明了車輪離地間隙和地... 

【文章來源】：湖南大學湖南省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：178 頁

【學位級別】：博士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第1章 緒論
    1.1 課題研究背景和意義
    1.2 汽車氣動升力概述
        1.2.1 汽車氣動升力的定義與產(chǎn)生機理
        1.2.2 汽車氣動升力的研究方法
    1.3 汽車氣動升力國內(nèi)外研究現(xiàn)狀
        1.3.1 汽車氣動升力風洞試驗研究
        1.3.2 汽車氣動升力的數(shù)值仿真研究
        1.3.3 國內(nèi)外研究總結(jié)
    1.4 本文主要研究內(nèi)容
第2章 汽車風洞試驗氣動升力數(shù)據(jù)修正研究
    2.1 風洞試驗條件
    2.2 試驗研究模型
    2.3 氣動升力風洞試驗影響因素研究
        2.3.1 試驗方案
        2.3.2 氣動升力影響因素研究
    2.4 氣動升力風洞試驗數(shù)據(jù)修正研究
        2.4.1 車身離地高度的升力系數(shù)修正
        2.4.2 地面附面層厚度的氣動升力系數(shù)修正
    2.5 多款車型氣動升力試驗
    2.6 本章小結(jié)
第3章 格子LBM-LES汽車氣動升力仿真計算
    3.1 汽車擾流流動特性分析
    3.2 汽車氣動升力數(shù)值仿真精度主要影響因素研究
        3.2.1 仿真幾何模型
        3.2.2 離散網(wǎng)格質(zhì)量
        3.2.3 湍流模型
    3.3 格子LBM-LES法基本理論
        3.3.1 格子LBM法的控制方程
        3.3.2 格子LBM方程的速度和時空離散
        3.3.3 邊界處理
        3.3.4 格子LBM法與湍流模型
    3.4 格子LBM-LES法汽車氣動升力仿真對比計算
        3.4.1 有限體積法計算對比
        3.4.2 格子LBM-les法計算對比
    3.5 格子LBM-LES法仿真計算問題分析
    3.6 本章小結(jié)
第4章 格子LBM-LES法粒子拓撲結(jié)構(gòu)研究
    4.1 格子LBM-LES法空間離散與計算精度關(guān)系
    4.2 格子LBM-LES法粒子拓撲結(jié)構(gòu)
        4.2.1 粒子拓撲結(jié)構(gòu)的概念
        4.2.2 遠場粒子尺度
        4.2.3 近壁面粒子尺度
        4.2.4 粒子細化過渡長度
        4.2.5 渦結(jié)動態(tài)粒子分布密度加密閾值尺度
    4.3 粒子拓撲結(jié)構(gòu)試驗設(shè)計與普適性準則研究
        4.3.1 試驗設(shè)計理論
        4.3.2 格子LBM-les法圓柱擾流仿真計算
        4.3.3 粒子分布正交試驗研究
        4.3.4 試驗結(jié)果分析
        4.3.5 格子LBM-les法粒子拓撲結(jié)構(gòu)的普適性準則研究
    4.4 格子LBM-LES法最佳粒子拓撲結(jié)構(gòu)與驗證
        4.4.1 圓柱擾流計算驗證
        4.4.2 轎車模型模型計算驗證
    4.5 本章小結(jié)
第5章 格子LBM-LES法湍流模型改進研究
    5.1 湍流模型改進研究方法
    5.2 格子LBM-LES法亞格子模型模擬選擇
        5.2.1 模擬計算對比條件
        5.2.2 計算資源消耗結(jié)果與分析
        5.2.3 流場與氣動力計算結(jié)果與分析
        5.2.4 表面壓力計算結(jié)果與分析
        5.2.5 對比結(jié)論綜合分析
    5.3 湍流模型改進優(yōu)化
        5.3.1 湍流模型改進理論基礎(chǔ)
        5.3.2 優(yōu)化策略
        5.3.3 尋優(yōu)問題數(shù)學模型與試驗設(shè)計
        5.3.4 優(yōu)化過程與結(jié)果驗證
    5.5 本章小結(jié)
第6章 基于改進的LBM-LES法氣動升力特性研究
    6.1 汽車模型精細程度變化下的氣動升力特性研究
        6.1.1 仿真方案
        6.1.2 氣動力計算結(jié)果與升力系數(shù)功率譜分析
        6.1.3 車身流場分析
        6.1.4 壓力分析
    6.2 車輪旋轉(zhuǎn)對氣動升力的影響研究
        6.2.1 仿真方案
        6.2.2 氣動力計算結(jié)果與功率譜分析
        6.2.3 流場結(jié)構(gòu)分析
    6.3 車身姿態(tài)變化對氣動升力的影響研究
        6.3.1 仿真方案
        6.3.2 計算結(jié)果與分析
    6.4 本章小結(jié)
第7章 汽車車身氣動升力控制方法與應用研究
    7.1 汽車車身氣動升力控制必要性
    7.2 前后兩軸氣動升力系數(shù)求解方法研究
        7.2.1 基于HD-2風洞測力結(jié)果的氣動升力兩軸分項系數(shù)求解方法
        7.2.2 HD-2風洞結(jié)合CFD的兩軸氣動升力系數(shù)分項求解方法
        7.2.3 某款轎車工程應用驗證
    7.3 某款轎車氣動升力特性控制與優(yōu)化研究
        7.3.1 基于底部控制的氣動升力控制
        7.3.2 高速行駛防“發(fā)飄”前齒優(yōu)化控制
    7.4 本章小結(jié)
結(jié)論與展望
參考文獻
致謝
附錄A 攻讀學位期間發(fā)表的學術(shù)論文
附錄B 攻讀學位期間參與的科研項目
附錄C 攻讀學位期間所獲的獎勵及社會兼職


【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3187054