道路不平致车身俯仰运动对气动升力影响研究

为了探究路面不平产生的车身俯仰运动对气动升力的影响,结合汽车动力学参数与路面参数,得到不同路面空间频率下的车身俯仰运动规律,并利用重叠网格技术实现了车身绕质心的正弦俯仰运动,通过对比风洞试验数据验证了湍流模型的准确性。通过车身表面压力、车身周围流场结构分析了车身俯仰时的气动升力变化规律。结果表明,同一俯仰角下,车尾下摆时产生的气动升力数值大于车尾上摆;车尾下摆时,由于前轮腔的“吸力”效应,车底气流速度降低;车尾上摆时,由于前轮腔的“排斥”效应,车底气流速度增大。     

汽车模型表面压力系数的测试与数值模拟

在风洞中采用多通道压力扫描阀对标准SAE汽车简化模型表面进行压力测量,并据此算得车身表面的压力系数。同时进行了对应的数值模拟。数据处理与对比的结果表明,车身上表面压力系数的模拟结果与实测数据非常接近;但在车身底部,两者存在差别,,特别是周围气流有分离的区域,差别较大。     

某斜拉桥桥塔区行车风环境研究

采用数值风洞的方法,对某斜拉桥桥塔区三维流场数值模拟,通过在无监控室、无风障、有风障三种情况下桥塔区行车高度风环境的研究,结果表明:无风障时,由于受到塔柱的影响,桥塔区域各车道风速影响系数变化剧烈,且桥塔附近增大效应明显;无监控室时,风速影响系数最大值变化不大,监控室对桥塔区行车风环境影响较小;在设置风障后,风速影响系数曲线变化趋缓,桥塔附近风速影响系数突变得到有效消除。设置风障能够有效保障大风环境下行车安全。     

防撞梁优化对汽车冷却气流的影响

为了提高发动机冷却效率,减小冷却阻力,对原始防撞梁、开口防撞梁和NACA翼型防撞梁分别在冷却模块和整车上对冷却气流的影响进行了研究。通过试验数据归纳出了冷却气流流量和冲压速度以及冷却风扇转速的关系,并采用数值模拟方法对不同形式防撞梁下的冷却模块进行了流场分析。结果显示,在抽吸效应下,防撞梁对冷却气流没有影响;在冲压效应和组合效应下,NACA翼型防撞梁能够增大冷却气流流量。与原始防撞梁和开口防撞梁相比,NACA翼型防撞梁后方产生的涡流强度和大小均有所降低,提高了散热器表面的速度均匀性。通过对冷却气流流场的优化,提高了散热器冷却效率,在保证足够的冷却需求的同时,可通过降低冷却气流流量来减小冷却气流阻力。     

汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应问题综述

对汽车风洞试验中的雷诺数、阻塞和边界层效应进行了分析并得出若干结论:首先,采用缩比模型时,雷诺数将对气动力测量产生影响,雷诺数过低通常会使阻力系数测量值偏大约1%～2%,而更低的局部雷诺数甚至会改变局部气流特性;其次,有限的风洞尺寸必然产生阻塞效应,它影响气动力和试验参考风速的测量,但可以通过适当的经验方法和合理的标定程序进行修正;最后,风洞固定地板产生的边界层会干扰车辆底部和车轮附近的气流.如果没有任何边界层控制措施,气动阻力测量值会偏小,而升力测量值偏大;且底盘越低误差越大,因此须采取合理的控制方案以降低边界层对气动力测量的影响.     

汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法研究

针对汽车底部复杂流场结构存在的问题及其对汽车燃油经济性的影响,以降低气动阻力为目标,采用计算流体动力学方法研究了侧风工况下汽车底部复杂流场的主动和被动控制减阻方法,设计了阻流板、侧裙、底部抽吸控制槽和尾部气流喷射控制槽4种减阻方案,分析了各方案对气动阻力的影响和减阻机理。研究结果表明,减阻效果与横摆角、阻流板高度、侧裙高度、底部控制槽抽吸速度和尾部控制槽气流喷射的速度与角度有关,4种减阻方案的气动阻力最大降幅分别为9.4%,10.4%,13.5%和4.7%。在实际使用过程中,宜根据汽车运行环境采用动态控制方法,以达到最优减阻效果。汽车模型风洞实验验证了本文中数值计算方法的准确性,研究结果可为汽车设计提供参考。     

底部结构对轿车侧风气动特性的影响分析

应用计算流体动力学方法分别对带光滑底部和真实底部结构的某轿车进行侧风气动特性对比分析。结果表明:汽车底部结构对气动力影响显著,与光滑底部相比,实际底部结构使尾涡扩散区增大,车底流速减小,导致气动力增加;加装车底阻流板能改善侧风状态下汽车的底部、尾部和背风侧的流场结构,降低整车气动力,特别是气动升力。模型风洞试验验证了所采用数值分析方法的可靠性。本研究对指导汽车底部结构设计和侧风稳定性分析具有较好的参考价值。     

高速车辆外部流场的实验研究

高速车辆外部流场中前侧窗区域对气动特性影响比较大,因为该区域存在着气流分离和再附着,并伴有剧烈的压力脉动,不仅影响车辆的气动阻力,还严重影响气动噪声。本文通过风洞实验手段,设计了用于测试车辆表面脉动压力和静压力的测试系统,并着重研究了该区域表面脉动压力和表面静压力在不同风速下的分布情况,及相互之间的关系。     

计及车身附件气动干涉影响的汽车流场数值仿真研究

以降低汽车气动阻力、获得最优气动造型为目的,应用计算流体动力学方法对某轿车内外流场进行了数值仿真,分析并总结了车身附件气动干涉和发动机舱内空气流动对整车气动性能的影响.计算结果表明:车身附件对整车气动特性有较大影响.其中,底部结构和轮胎的影响较大;余者(后视镜、雨刮器和门把手)的影响很小.考虑了车身附件的影响后,气动阻力约增加23%;加上发动机舱内空气流动的影响,整车气动阻力共增大约35%.分析还表明,车轮的转动有利于改善车底气流与尾流的相互作用,使气动阻力稍有降低.     

桥梁断面形式对三分力系数影响的数值研究

大跨度桥梁主梁断面的气动选型是其抗风设计与研究的一个十分重要的问题,随着计算机科技的不断发展,在桥梁抗风领域,由于风洞实验成本高,周期长等缺点,数值风洞越来越被人们重视。所谓数值风洞,就是运用流体力学相关原理,利用计算机软件对现实中的风环境进行模拟的一门学科。利用ANSYS13.0中的Fluent模块,分别对钝头型箱梁、带斜腹板箱梁、扁平箱梁进行了计算机数值模拟。在相同风速作用下,比较三种不同断面周围的压强和速度分布,三分力系数,初步确定抗风性能较好的断面类型。     

汽车底部外形对气动特性的影响

以降低车身阻力和提高汽车的行驶稳定性为目的,对车身底部的流动特性进行数值模拟,以使通过车身底部的流动最佳化.以某轿车的1:5模型为研究对象,对汽车底部外形进行各种改型设计,研究汽车底部凸凹外形对汽车空气动力特性的影响,并对产生这些影响的原因进行了分析.模拟计算结果表明:汽车底部外形越复杂,气动阻力系数和气动升力系数越大;对气动阻力系数影响最大的是车轮,对气动升力影响最大的是轮腔.计算和分析的结论可为汽车底部外形设计和改型提供参考,也为获得复杂车身底部流动最佳化外形打下了基础.     

某SUV车型前端结构对冷却模块风量和内流阻力的影响分析

采用计算流体力学(CFD)软件CCM+对某汽车前端结构进行了参数化分析。通过提高冷却气流利用率和改善发动机舱内部气流流动,寻找到兼顾前端模块冷却流量和整车气动阻力要求的最优前端参数。经气动风洞试验和热环境风洞试验验证表明,该优化结果可行。指出,运用CFD分析优化可以在汽车设计前期介入,通过对比不同方案提升整车的综合性能。     

旋转车轮气动效应的CFD仿真和风洞实验及减阻优化研究

本文中以上汽通用公司两款车型为研究对象,运用运动参考坐标系(MRF)方法中的多重参考坐标系(MRF)方案,模拟了车轮转动,对车轮静止和转动条件下汽车的气动特性进行了CFD仿真和风洞实验。通过仿真与风洞实验结果的对比,验证了MRF方法模拟车轮转动气动效应的准确性。基于流场仿真结果分析了转动车轮气动阻力的产生机理和转动车轮对尾流结构和尾端压力的影响,探讨了车轮转动引起整车C_d变化的流场作用机理。根据流场分布特点提出车轮减阻优化方案,仿真结果表明,最优方案能显著降低C_d。本研究提供了准确模拟车轮转动气动效应的流场CFD仿真方案,分析了车轮转动相关的复杂流场相互作用机理,为车轮和尾端区域气动优化开发提供了有益参考。     

数值风洞仿真与开阔路面仿真的关联性研究

为研究计算域对气动阻力的影响,根据实车风洞的结构参数搭建了数值风洞模型,并以开源模型DrivAer为研究对象,开展了12种车辆形态的数值风洞仿真与开阔路面仿真的对比分析。结果表明:光滑车底时,两种仿真得到的阻力值相差较小,为6～12个点(counts);详细车底时,两种仿真得到的阻力值相差较大,为17～22个点(counts)。两种仿真得到的两种车辆形态之间气动阻力的变化趋势基本一致,但改变车底和气坝时,两种仿真得到的气动阻力变化量相差9～15个点(counts)。     

汽车气动升力风洞试验值的修正方法

分别采用数值模拟和风洞试验,研究汽车风洞移动带产生的附加升力,获得前后轮移动带静压系数和附加升力系数的数值模拟和试验结果。接着通过对静止和运动工况移动带静压系数变化的数值模拟,发现由静止工况变为运动工况后,前轮带的附加升力系数仅增加0郾004,而后轮带增加0郾008。结合静止工况的试验数据和静止与运动工况的数值模拟结果,给出了运动工况汽车风洞气动升力系数的修正公式,从而可获得被测车辆的真实升力系数。     

抽吸系统对汽车风洞试验的影响及优化

为了通过优化风洞抽吸系统参数来改善抽吸效果从而提高汽车模型风洞流场品质,利用风洞试验数据与计算流体动力学仿真方法建立抽吸系统的Kriging近似模型,采用非支配排序遗传算法对抽吸系统参数进行多目标优化,对比分析参数优化前后抽吸系统对MIRA阶梯背模型风洞试验结果所造成的影响,从风洞附面层厚度、模型尾流结构、模型外部压力的变化3个方面探讨了抽吸参数差异引起流场变化的物理机制。结果表明:参数优化后风洞抽吸系统的抽吸效果得到增强,地面附面层厚度减小导致模型底部气流速度增大,尾部负压区增大导致阻力增大,底部前端负压区增大和行李舱盖上方正压区增大导致升力减小。     

模型比例和风洞截面对汽车气动性仿真影响的研究

模型比例和风洞截面对汽车流场产生影响。应用FLUENT软件,分别对不同的车模比例和风洞截面形状进行气动性能仿真。结果表明：阻塞比在一定范围内,汽车气动参数变化平缓;选用不同的阻塞比在三种典型风洞模型中进行仿真计算,结果相差很大;闭式风洞的阻力系数较开式风洞高,开式风洞的升力系数较闭式风洞高。     

收集口喉部间隙对汽车风洞低频颤振抑制作用的机理研究

首先实验研究了收集口喉部间隙及其大小对汽车风洞低频颤振的影响,结果表明:在一定的间隙下低频颤振最小.为揭示间隙降低低频颤振的机理,接着采用声通气密结构封闭喉部间隙进行实验,结果发现这样不能降低低频颤振.由此说明,收集口喉部间隙降低低频颤振的原因不是源于对声学场的改变,而是它引起流场特性的变化.     

车身俯仰运动对气动升力的影响

为了明确汽车车身俯仰运动对气动升力的影响,建立了某轿车车身俯仰运动模型,并采用大涡模拟对其进行了准静态及瞬态模拟分析。利用动网格技术实现了车身绕前轴中心的正弦俯仰运动,并通过稳态的1∶3模型风洞试验验证了大涡模拟法的准确性。从车身周围流场、车身表面压力等不同的角度对气动升力变化规律及机理进行了分析。结果表明:车身正弦俯仰运动时,瞬态气动升力也随之发生周期性变化,与准静态下气动升力的变化完全不一致,准静态模拟与试验条件下气动升力变化趋势基本一致;瞬态模拟时最大和最小气动升力系数都约为准静态模拟时的3倍;瞬态模拟时,由于流场中气流受到惯性以及黏性作用的影响,导致最大和最小气动升力系数都出现在车身接近水平位置时,与准静态模拟及试验中出现位置完全不同;车身俯仰运动时,车身上表面的压力变化相对较小,而车底板的压力变化很大,且对气动升力有着重要影响,车身从不同方向运动到水平位置时,底板后端的气动压力相差近40N;后轮胎周围的流场变化对气动升力也有重要影响,车身从不同方向运动到水平位置时,后轮罩中心截面上相同位置处和后轮胎后端表面的压力系数最大差值均约为0.4。     

国外新车

克莱斯勒Airflow Vision概念车。Airflow是克莱斯勒20世纪30年代的一款车。1930年,克莱斯勒建了风洞,工程师们开始进行风洞测试,研究哪些形状最为有效,且能够应用在汽车之上。他们总共测试了至少五十个比例模型,发现当时的两厢车的空气动力学效率不高。他们尝试通过承载式车身以更少的重量来实现更好的坚固度。同时流线型的车身能让气流顺着车身流过,而不会被竖直的型面所阻断。