某SUV底盘空气动力性能优化研究

汽车底盘空气动力性能优化对降低整车空气阻力和升力有重要影响,针对底盘区域进行空气动力性能优化设计是提升整车动力经济性的重要途径。针对某款运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle,SUV）开展整车外流场计算流体动力学（Computational Fluid Dynamics,CFD）仿真分析,对比了Realizable k-ε和SST k-ω两种湍流模型仿真精度,选用Realizable k-ε湍流模型进行底盘空气动力学方案设计。结合该SUV底盘特征及仿真流场分析结果,在尽可能降低整车成本的前提下,设计前保险杠下部阻风板、前轮挡板斜梯、副车架后部导流板、底盘中部护板以及尾部消音器造型优化共5种空气动力学方案,并进行了实车风洞试验验证。结果表明,5种方案对整车空气阻力性能提升均有不同程度的贡献,其中尾部消音器造型优化减阻效果明显,实车空气阻力系数降低2.99%;综合采用5种底盘空气动力学方案后空气阻力系数共降低5.16%,升力系数降低21.00%,有效实现节能降阻,并有助于提高整车行驶稳定性。     

前轮阻风板对整车风阻系数的影响

以某中大型SUV车型为例,为了尽可能降低整车风阻系数,根据空气动力学原理,借助虚拟仿真手段研究了不同尺寸及形状的前轮阻风板对整车风阻系数的影响。研究表明,前轮阻风板的结构对整车风阻系数非常敏感。相比于倾斜的阻风板,竖直的阻风板通常可以获得更低的风阻系数。阻风板的尺寸对整车风阻系数同样非常重要。     

某电动SUV尾翼优化方案分析

整车气动阻力优化是提升汽车动力性、经济性的重要手段,对燃油车减小油耗,电动车提高续驶里程具有重要意义。某电动SUV在尾翼优化降阻过程中,其悬浮式尾翼方案出现因尾涡结构不稳定导致阻力系数波动的现象,通过计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)方法对流场进行分析,从而找到导致上述现象的主要原因和优化策略。经优化后的尾翼方案最终实现整车风阻系数降低7.2%,NEDC工况能耗降低2.6%。对SUV车型尾翼降阻优化方案设计具有一定的参考价值。     

前阻流板对汽车气动性能的影响(续1)

文章针对某轿车模型,从整车减阻的目标出发,利用STAR-CCM+软件,采用空气动力学数值模拟的方法,研究了汽车前部阻流板对整车气动阻力和冷却模块通风量等影响。结果表明,通过在前车体下部添加阻流板,整车的气流状态得到改善,具有减小整车气动阻力和提高冷却模块的冷却性能等重要作用。阻流板的高度和位置是影响其减阻效果的关键因素。通过添加前阻流板和封闭前格栅等措施,达到了预期的整车减阻目标。     

某电动车底部后端的降阻研究

文章基于仿真分析的方法,针对某电动汽车的底部后端区域进行了降阻研究。研究发现,当电动汽车后端没有挡板覆盖时,后端零件的压力损失较大,使得整车气动阻力较高。通过增加后端挡板,可以有效改善底部后端的流场分布,改善整车的气动阻力。挡板的角度和高度对于挡板的气动阻力影响较大,在实际开发中需要进行优化。研究表明,当挡板角度为30°、高度为-5 mm时,对整车气动阻力的贡献量最大,整车Cd值降低了0. 005。     

某皮卡车型气动阻力CFD仿真优化

某改款皮卡的气动阻力不满足新阶段燃油经济性目标要求，为此建立全尺寸细节的整车外流场有限元模型，运用CFD (Computational Fluid Dynamics，计算流体动力学)对其气动阻力进行分析及优化。优化后发现，前轮阻风板和机舱下护板具有较好的降阻效果，在车速100 km/h时可以降低气动阻力约31.7 N，并且通过实车道路滑行试验验证了实际降阻效果。基于验证模型，分析尾部扰流装置、货箱尾门高度和货箱侧翼板对气动阻力的影响，为下一代皮卡车型的气动阻力性能开发提供参考。     

SUV镂空式尾翼的气动噪声仿真及优化

在某全新开发的运动型多用途汽车（Sport Utility Vehicle，SUV）车型设计过程中，为降低镂空式尾翼对整车风噪性能的影响，对汽车外部流场及声场进行仿真分析。根据分析结果，针对镂空式尾翼的形状结构提出优化方案并验证。对尾翼区域风噪仿真方法研究及镂空式尾翼方案设计具有一定的参考价值。     

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。     

基于尾灯分离特征的SUV减阻方案设计及优化

为了实现某知名品牌SUV减阻的需求,文章采用CFD仿真方法研究了整车尾端的压力分布及流场特性,确定了尾灯造型对流场的耦合作用是导致尾端负压区域过大的主要原因;在该认识的基础上,采取在尾灯表面添加分离特征的方式寻求潜在的减阻方案,并通过风洞试验对上述减阻方案进行了验证和优化。风洞试验结果表明:当尾灯分离特征的相对高度h为5 mm、边界倒角半径R不大于2.5 mm时,减阻效果在兼顾工程可行性的前提下达到最优,其减阻收益ΔC_(d)约为-0.005。此外,该分离特征对尾端流场的稳定性也起到了改善作用。     

厢式货车气动减阻装置的减阻效果研究

为降低某厢式货车的气动阻力系数,设计了不同形状的仿生导流罩、尾部减阻装置和仿生非光滑表面结构,分析不同单一减阻装置对整车风阻系数的影响,详细探讨了不同单一减阻装置的减阻机理。最后研究了不同单一减阻装置同时加装在同一货车模型的综合减阻效果。结果表明:仿生导流罩的减阻效果要好于传统导流罩,随着导流罩侧裙延伸长度的增加,货车整车阻力系数逐渐变小。当底部导流板倾角θ=45°时模型的阻力系数获得最小值。基于生物表面仿生减阻理论在货车侧面布置半球面凹坑和半椭球面凹坑均具有较好的减阻效果。复合减阻装置货车模型的最大减阻率达22.7%。     

某型SUV气动性能优化与验证

基于某SUV改款车的模型,采用网格变形技术,结合CFD软件,分析外造型面对气动阻力的影响。在此基础上,先后对气动阻力影响较大的外造型面和气动附件进行优化,结果使模型的气动阻力系数由0.407下降至0.347,经风洞试验实测为0.34,仿真误差仅为2.06%。     

某SUV车型底部气动附件的开发与研究

以空气动力学仿真分析为前期开发工具,以气坝、发动机机舱底护板为研究对象,针对某SUV车型的空气动力学附件进行了整车气动性能分析与优化,通过实车风洞试验验证了气动附件良好的降阻效果。通过整车散热性能试验、阻力滑行试验及高速操纵稳定性试验可知,增加以上气动附件,能够在满足整车散热性能的同时降低油耗,提高车辆的高速操稳性能。     

微型客车气动阻力性能研究及优化设计

综合利用计算流体力学数值仿真分析与风洞试验验证相结合的方法对某量产微型客车进行整车全细节空气动力学仿真分析和研究。对比分析前保险杠、后视镜、车窗等零部件对气动阻力的影响。研究表明,采用优化前保险杠并增加导流板、修改后视镜造型、车窗一体化设计等方案,可使该车气动阻力系数减少约6%。     

某MPV车型的尾翼气动优化研究

为优化某MPV车型的气动性能,基于风洞试验结合试验设计优化方法对其尾部的尾翼零件包括尾翼本体和侧面饰板进行多参数的优化。通过在风洞试验中的优化获得了该车型尾部的气动最优造型方案,相比原始造型方案,整车阻力降低约2.9%。之后对优化前后的造型方案进行了CFD仿真,对比了优化前后的压力分布和流场的差异,分析了整车阻力降低的原因。最后通过对比整车各区和零件上的阻力变化进一步验证了阻力降低的原因,为MPV车型的尾部气动开发提供了优化方向。     

汽车车内风噪频率特性的风洞试验研究

为研究汽车车身主要部件对风噪贡献量大小及频率特性规律,以便进行风噪快速改进设计,对某款5座SUV、某款7座SUV、某款轿车在同济大学整车气动声学风洞内进行了车内风噪试验研究。重点总结了不同车型车身主要部件对车内风噪贡献量大小及频率特性分布规律,同时利用试验手段进行了验证。结果表明,车身表面的段差、分缝缝隙、密封系统零部件对车内风噪普遍具有明显的贡献量,而且均分布在特定频段。这些规律可为不同车型在开发过程中解决风噪问题提供指导方向。     

摩托车及驾驶员气动特性的数值模拟研究

基于计算流体力学(CFD)的数值模拟技术,研究摩托车部件及驾驶员对整车气动特性的影响.对通过数值模拟获得的摩托车周围的流场、气动阻力系数和速度分布进行了深入分析;就风挡导流罩、驾驶员和摩托车本身的不同组合对整车气动阻力的影响进行了归纳;最后提出了一些减小摩托车气动阻力的具体建议.     

基于气动附件的重型货车空气动力学减阻研究

为减小重型货车的气动阻力,以实现整车节能减排的目标,基于某平头重型货车气动减阻敏感区域,设计了10种独立的气动减阻附件,利用CFD仿真对气动附件的减阻机理和效果进行了研究。结果表明,10种气动附件皆有减阻效果,其中一种仿生学减阻附件,减阻效果明显,减阻率为15.0%,且要求的安装空间小。最后通过气动附件的优化组合,获得了一种最佳减阻方案,减阻率达27.4%。     

某SUV后部扰流附件的气动性能研究

基于某SUV车型,通过数值计算和风洞试验研究了14种后扰流板和侧扰流板方案对整车气动性能的影响。结果表明,单独加装任意一种扰流板,其减阻效果均较小,而在后扰流板和侧扰流板的共同作用下,减阻效果最大可达3%,且所有方案在降低阻力的同时,都会使后升力增加。根据计算得到的流场信息和尾迹区结构特性分析了扰流板的减阻机理,并根据试验结果分析了不同方案对于升力的影响规律,为相似车型扰流附件的气动优化提供了参考依据。     

重型牵引列车尾流结构特性分析

对某重型牵引列车进行瞬态外流场仿真分析,得出车厢尾部阻力与整车阻力的占比为23.6%。重点分析了尾部流场中涡的空间结构和瞬态特性,阐述了总压系数等于0的作用和尾部阻力形成机理。在尾流分析的基础上进一步提出尾部加导流板的减阻措施,并验证其有效性,整车减阻3.7%。通过尾部涡流的速度、压力、能量损失分析,初步得出牵引列车队列行驶的显著减阻距离并预测了减阻效果,对牵引列车智能行驶控制策略的制定具有指导作用。     

某低风阻电动SUV车轮周边流场特点分析

低风阻结构对纯电动汽车降低能耗、提高续驶里程以及实现“双碳”目标具有重要意义。针对某纯电动SUV的流场进行分析计算,采用雷诺时均模拟方法对比在前保险杠和前轮导流板引流作用下3种常规轮辋与理想气动轮辋的流场特点,并通过风洞测试发现两者的整车Cd(Drag Coefficient,风阻系数)差异小于0.3 counts,不同轮辋条件下整车Cd均为0.249,Cd值低,车轮周边具有良好的流场特性,为低风阻产品开发提供经验借鉴。