本文關(guān)鍵詞：基于多孔介質(zhì)的廂式載貨汽車氣動減阻研究

  更多相關(guān)文章： 多孔介質(zhì) 氣動減阻 數(shù)值仿真 風(fēng)洞試驗

【摘要】：在提倡節(jié)能減排的當(dāng)今社會中,研究貨車減阻技術(shù)是十分有意義的。隨著我國公路交通的快速發(fā)展,高速公路上的貨車車速也在不斷的提高。高速行駛時貨車消耗燃油主要用于克服氣動阻力,因此貨車氣動減阻的研究至關(guān)重要。將多孔介質(zhì)材料布置于貨車貨箱表面,進(jìn)行氣動減阻研究,可以有效提高燃油經(jīng)濟(jì)性,實現(xiàn)節(jié)能減排。本文的研究內(nèi)容主要包括以下四個部分:第一部分是對仿真方法進(jìn)行探究,設(shè)計試驗獲得多孔介質(zhì)數(shù)值仿真所需參數(shù);第二部分是將多孔介質(zhì)材料布置于三維簡化貨車模型的貨箱表面進(jìn)行仿真研究;第三部分是分析多孔介質(zhì)材料對流場的影響,進(jìn)行減阻機(jī)理的探究;第四部分是將最佳減阻方案應(yīng)用于實車模型,并進(jìn)行風(fēng)洞試驗的驗證。第一部分基于FLUENT軟件中的多孔介質(zhì)模塊,利用二維方柱模型進(jìn)行仿真方法的探究。由于仿真參數(shù)無法直接從數(shù)據(jù)庫中獲取,因此利用葉輪測速儀和PSI壓力掃描閥等設(shè)備設(shè)計試驗,獲得流經(jīng)多孔介質(zhì)材料的氣流流速和多孔介質(zhì)材料兩端的壓降,通過數(shù)學(xué)計算得到數(shù)值仿真所需參數(shù)。與前人的仿真結(jié)果進(jìn)行對比后,確定該仿真方法的可行性。第二部分是將多孔介質(zhì)材料布置于簡化貨車模型的貨箱表面,對3種多孔介質(zhì)材料,5種布置位置,5種材料厚度即75種工況進(jìn)行仿真分析。數(shù)值仿真結(jié)果顯示,最佳減阻方案為在貨箱頂部布置40mm厚度的纖維材料,減阻率為11.26%。通過圖表和方差分析的方法進(jìn)行數(shù)據(jù)分析,獲得了材料屬性、布置位置、材料厚度對減阻率的影響規(guī)律及主次關(guān)系。第三部分分析了多孔介質(zhì)材料對貨車周圍流場的影響,對多孔介質(zhì)材料的減阻機(jī)理進(jìn)行了探究。由于五種布置位置的減阻機(jī)理各不相同,而不同厚度、不同材料下的減阻機(jī)理較為相似,因此著重分析了布置位置的影響,通過后處理可以得知:1.多孔介質(zhì)材料使與之接觸的表面上的壁面剪切應(yīng)力大幅下降,因此粘性摩擦阻力也隨之降低。2.多孔介質(zhì)材料改變了其周圍的壓力分布情況,從而影響了整車的壓力場。3.多孔介質(zhì)材料可以減小頂部和兩側(cè)分離渦尺度,使再附著提前,抑制了漩渦對流場的影響。第四部分是將最佳的減阻方案應(yīng)用于1:7實車模型,并且對數(shù)值仿真結(jié)果進(jìn)行風(fēng)洞試驗驗證,試驗與仿真的結(jié)果在工程允許誤差范圍內(nèi),驗證了數(shù)值仿真的可靠性。本文通過數(shù)值仿真與風(fēng)洞試驗的方法,獲得了多孔介質(zhì)材料各參數(shù)對減阻率的影響,較為詳細(xì)的闡述了多孔介質(zhì)材料對貨車周圍流場的影響以及其減阻機(jī)理,將最佳減阻方案應(yīng)用于實車比例模型并進(jìn)行風(fēng)洞試驗驗證,為多孔介質(zhì)材料在高速貨車上減阻的應(yīng)用提供了一定的指導(dǎo)。
【關(guān)鍵詞】：多孔介質(zhì) 氣動減阻 數(shù)值仿真 風(fēng)洞試驗
【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
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 第1章 緒論13-21
• 1.1 研究背景及意義13
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀13-18
• 1.2.1 國內(nèi)研究現(xiàn)狀14-16
• 1.2.2 國外研究現(xiàn)狀16-18
• 1.3 本文研究內(nèi)容18-19
• 1.4 本章小結(jié)19-21
• 第2章 基礎(chǔ)理論與前期探索21-39
• 2.1 汽車空氣動力學(xué)21-22
• 2.2 計算流體力學(xué)22-25
• 2.2.1 控制方程22
• 2.2.2 兩方程渦粘模型22-25
• 2.3 多孔介質(zhì)相關(guān)理論25-28
• 2.3.1 滲流理論26-27
• 2.3.2 多孔介質(zhì)模型27-28
• 2.4 仿真參數(shù)試驗測定28-32
• 2.4.1 仿真參數(shù)的求解方法29
• 2.4.2 試驗方案29-31
• 2.4.3 二維管路數(shù)值仿真31-32
• 2.5 仿真方法驗證32-34
• 2.6 網(wǎng)格無關(guān)性驗證34-36
• 2.7 湍流模型的選擇36-37
• 2.8 本章小結(jié)37-39
• 第3章 多孔介質(zhì)減阻仿真及分析39-67
• 3.1 多孔介質(zhì)減阻仿真模型的建立39-46
• 3.1.1 幾何模型的分區(qū)40-42
• 3.1.2 計算域42-43
• 3.1.3 網(wǎng)格方案43-45
• 3.1.4 邊界條件45-46
• 3.2 減阻效果的評價46
• 3.3 數(shù)值仿真結(jié)果46-50
• 3.4 仿真結(jié)果分析50-66
• 3.4.1 影響主次因素分析50-52
• 3.4.2 各參數(shù)影響規(guī)律分析52-66
• 3.5 本章小結(jié)66-67
• 第4章 多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究67-93
• 4.1 不同布置位置下多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究67-87
• 4.1.1 底部布置多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究67-72
• 4.1.2 頂部布置多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究72-77
• 4.1.3 前部布置多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究77-81
• 4.1.4 后部布置多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究81-84
• 4.1.5 兩側(cè)布置多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究84-87
• 4.2 不同材料厚度下多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究87-89
• 4.2.1 不同材料厚度下貨箱頂部表面的壓力變化88
• 4.2.2 不同材料厚度下多孔介質(zhì)內(nèi)部的流場變化88-89
• 4.3 不同材料屬性下多孔介質(zhì)對流場的影響及減阻機(jī)理探究89-91
• 4.3.1 不同材料屬性下貨箱頂部表面的壓力變化89-90
• 4.3.2 不同材料屬性下多孔介質(zhì)內(nèi)部的流場變化90-91
• 4.4 本章小結(jié)91-93
• 第5章 工程應(yīng)用與試驗驗證93-99
• 5.1 數(shù)值仿真方案93-94
• 5.2 風(fēng)洞試驗方案94
• 5.3 多孔介質(zhì)材料對實車周圍流場的影響及減阻機(jī)理分析94-98
• 5.3.1 多孔介質(zhì)材料對阻力的影響94-96
• 5.3.2 多孔介質(zhì)材料對流場的影響96-97
• 5.3.3 多孔介質(zhì)材料的減阻機(jī)理探究97-98
• 5.4 本章小結(jié)98-99
• 第6章 總結(jié)與展望99-101
• 6.1 全文總結(jié)99-100
• 6.2 本文展望100-101
• 參考文獻(xiàn)101-107
• 作者簡介及科研成果107-109
• 致謝109

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：954874