本文關(guān)鍵詞：彎道會(huì)車(chē)的瞬態(tài)氣動(dòng)特性研究

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【摘要】：隨著我國(guó)公路交通的發(fā)展以及車(chē)速的提高,汽車(chē)行駛過(guò)程中的氣動(dòng)特性已經(jīng)成為影響其穩(wěn)定性和安全性的重要因素。目前關(guān)于整車(chē)氣動(dòng)特性的探索主要集中在單車(chē)行駛,而對(duì)于復(fù)數(shù)車(chē)輛氣動(dòng)特性干擾的探究主要集中在直線工況,如會(huì)車(chē)、超車(chē)和隊(duì)列行駛等。在彎道行駛工況下,車(chē)輛氣動(dòng)特性與直線行駛有了很大的不同,彎道與會(huì)車(chē)共同作用下,汽車(chē)周?chē)鲌?chǎng)變化復(fù)雜,進(jìn)而會(huì)對(duì)車(chē)輛的瞬態(tài)氣動(dòng)特性產(chǎn)生重要影響。本文將借助STAR-CCM+重疊網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)彎道會(huì)車(chē)的數(shù)值仿真,探究彎道會(huì)車(chē)情況下,氣動(dòng)特性的瞬態(tài)變化規(guī)律。首先進(jìn)行仿真方法的可行性驗(yàn)證。利用吉林大學(xué)汽車(chē)風(fēng)洞完成SAE汽車(chē)模型的氣動(dòng)六分力與車(chē)身表面壓力風(fēng)洞試驗(yàn),然后采用重疊網(wǎng)格技術(shù),對(duì)SAE階背式轎車(chē)模型進(jìn)行直線行駛工況的瞬態(tài)仿真,并將仿真結(jié)果與風(fēng)洞試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比,分別從氣動(dòng)阻力和車(chē)身表面壓力分布兩個(gè)方面進(jìn)行了驗(yàn)證。通過(guò)對(duì)比分析,兩者獲得的結(jié)果基本一致,從而驗(yàn)證了仿真方法的可行性。單車(chē)直線行駛和單車(chē)彎道行駛氣動(dòng)特性仿真中,參照公路路線設(shè)計(jì)規(guī)范—JTG D20-2006,選擇了半徑125m的彎道。從直線與彎道行駛氣動(dòng)力對(duì)比曲線可以看出,氣動(dòng)側(cè)向力S,側(cè)傾力矩RM,橫擺力矩YM差異相對(duì)明顯,而氣動(dòng)阻力D,氣動(dòng)升力L,俯仰力矩PM則幾乎無(wú)差異。從車(chē)身周?chē)鷫毫υ茍D可以看出:直線行駛時(shí),車(chē)身兩側(cè)壓力對(duì)稱,因此直線行駛狀態(tài)下,車(chē)輛所受氣動(dòng)側(cè)向力系數(shù)幾乎為零,而彎道行駛時(shí),車(chē)身兩側(cè)表面壓力分布呈現(xiàn)明顯的不對(duì)稱性,車(chē)輛受到氣動(dòng)側(cè)向力的作用,而氣動(dòng)側(cè)向力又會(huì)引起側(cè)傾力矩和橫擺力矩的產(chǎn)生。汽車(chē)彎道行駛產(chǎn)生的側(cè)向力S指向彎道圓心方向,側(cè)傾力矩RM繞X軸正向逆時(shí)針旋轉(zhuǎn),橫擺力矩YM為繞Z軸正向順時(shí)針旋轉(zhuǎn)。直線會(huì)車(chē)與彎道會(huì)車(chē)氣動(dòng)特性對(duì)比分析發(fā)現(xiàn)會(huì)車(chē)過(guò)程中對(duì)汽車(chē)操縱穩(wěn)定性影響最大的側(cè)向力S,側(cè)傾力矩RM,橫擺力矩YM波動(dòng)最為劇烈。兩種工況下,隨著兩車(chē)縱向位置的改變,氣動(dòng)力變化規(guī)律相似,只是力的大小有所不同,在X/L=0.25,1.25,2.25處,均存在極值。其中側(cè)傾力矩的變化趨勢(shì)與側(cè)向力基本一致,均存在三個(gè)極值點(diǎn),而橫擺力矩則有所不同,主要由于會(huì)車(chē)過(guò)程中,側(cè)向力在車(chē)身上分布差異造成的,在彎道與會(huì)車(chē)共同作用下,彎道會(huì)車(chē)中車(chē)1與車(chē)2氣動(dòng)力存在明顯差異,而直線會(huì)車(chē)中車(chē)1與車(chē)2氣動(dòng)力則幾乎相同。絕對(duì)速度改變情況下,隨著行駛速度的增加,側(cè)向力、側(cè)傾力矩和橫擺力矩的變化趨勢(shì)更加明顯。氣動(dòng)力峰值隨速度的提高而線性增加。相對(duì)速度改變情況下,速度較小車(chē)所受到的影響更大,速度差越大,這種影響趨勢(shì)越明顯。彎道會(huì)車(chē)工況下,氣動(dòng)力峰值隨會(huì)車(chē)間距的減小而迅速增大,會(huì)車(chē)間距越小,氣動(dòng)力變化越劇烈。
【關(guān)鍵詞】：彎道會(huì)車(chē) 重疊網(wǎng)格 數(shù)值仿真 瞬態(tài)氣動(dòng)特性 操縱穩(wěn)定性
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：U461
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 第1章 緒論11-15
• 1.1 研究背景及意義11-12
• 1.1.1 研究背景11-12
• 1.1.2 研究意義12
• 1.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀12-13
• 1.2.2 國(guó)內(nèi)研究歷史和現(xiàn)狀13
• 1.3 本文研究?jī)?nèi)容13-14
• 1.4 本章小結(jié)14-15
• 第2章 研究理論與基礎(chǔ)15-27
• 2.1 汽車(chē)空氣動(dòng)力學(xué)理論15-16
• 2.2 流體力學(xué)理論16-19
• 2.2.1 流體力學(xué)控制方程16
• 2.2.2 控制方程離散16-17
• 2.2.3 湍流模型17-19
• 2.3 研究方法19-22
• 2.3.1 穩(wěn)態(tài)模擬方法19-20
• 2.3.2 瞬態(tài)模擬方法20-22
• 2.4 網(wǎng)格介紹22-25
• 2.4.1 非連續(xù)網(wǎng)格理論及動(dòng)態(tài)層鋪法22-23
• 2.4.2 重疊網(wǎng)格技術(shù)23-24
• 2.4.3 切割體網(wǎng)格24-25
• 2.5 本章小結(jié)25-27
• 第3章 單車(chē)直線與彎道行駛瞬態(tài)仿真及方法驗(yàn)證27-43
• 3.1 風(fēng)洞試驗(yàn)27-32
• 3.1.1 模型選取27-28
• 3.1.2 車(chē)輛氣動(dòng)六分力及車(chē)身表面壓力分布風(fēng)洞試驗(yàn)28-31
• 3.1.3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果31-32
• 3.2 單車(chē)直線與彎道工況下瞬態(tài)氣動(dòng)特性仿真對(duì)比32-42
• 3.2.1 計(jì)算域及網(wǎng)格方案32-35
• 3.2.2 邊界條件35-36
• 3.2.3 時(shí)間步長(zhǎng)和迭代步數(shù)36
• 3.2.4 計(jì)算結(jié)果分析36-42
• 3.3 本章小結(jié)42-43
• 第4章 彎道會(huì)車(chē)瞬態(tài)氣動(dòng)特性仿真43-71
• 4.1 直線會(huì)車(chē)與彎道會(huì)車(chē)瞬態(tài)仿真43-55
• 4.1.1 模型選取43-44
• 4.1.2 計(jì)算域建立及仿真方案44-45
• 4.1.3 計(jì)算結(jié)果分析45-55
• 4.2 不同會(huì)車(chē)速度下彎道會(huì)車(chē)瞬態(tài)仿真55-65
• 4.2.1 不同絕對(duì)速度會(huì)車(chē)仿真結(jié)果分析55-61
• 4.2.2 不同相對(duì)速度會(huì)車(chē)仿真結(jié)果分析61-65
• 4.3 不同會(huì)車(chē)間距下彎道會(huì)車(chē)瞬態(tài)仿真65-69
• 4.3.1 仿真方案65-66
• 4.3.2 仿真結(jié)果分析66-69
• 4.4 本章小結(jié)69-71
• 第5章 全文總結(jié)與展望71-75
• 5.1 全文總結(jié)71-72
• 5.2 展望72-75
• 參考文獻(xiàn)75-79
• 作者簡(jiǎn)介和科研成果79-80
• 致謝80

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