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。     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究EI北大核心CSCD

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

带有减阻增稳仿生结构的车辆空气动力学特性仿真研究

本文中采用CFD数值模拟的方法,研究仿生结构对某轿车空气动力学特性的影响。先对原车进行不同行驶速度下风阻系数的仿真计算,并通过风洞试验来验证数值模拟的有效性。再在原车的尾部加装扰流板和采用非光滑棱纹仿生结构,并进行不同行驶速度下的车辆气动特性仿真。结果表明,棱纹形态的仿生表面能够延迟气流分离,较好地梳理了尾部气流;在高速行驶时,采用带有扰流板和棱纹仿生结构有显著的减阻增稳效果,最大减阻率为2.59%,升力系数下降幅度在55%以上。     

汽车后扰流板对外气动性能影响的研究

以某SUV车型为分析对象,采用CFD和风洞试验相结合的方法,对车体尾部后扰流板角度调整方式、角度和断面结构调整对外气动性能产生的影响进行分析,并根据分析结果对后扰流板进行优化,优化的后扰流板断面几何结构和攻角的后扰流板装置可使整车风阻系数下降3%~5%,从而提高整车动力性和燃油经济性。     

某电动SUV后扰流板气动特性的研究

汽车在高速行驶中的经济性和稳定性与汽车受到的空气阻力和升力直接相关。与传统燃油车相比,降低风阻对于电动汽车提升续航里程和降低能耗更加重要。本文中采用雷诺时均方法对某款纯电动SUV车型进行在120 km/h车速下整车外流场仿真分析,并将风阻系数和升力系数与等比例油泥模型风洞试验的结果进行了对比。采用常用的Realizable k-ε湍流模型对该SUV车型后扰流板进行仿真优化。研究了该SUV的后扰流板上表面不同倾斜角度对整车气动升力和阻力系数的影响;进一步,在最佳倾角的基础上,通过5种后扰流板通孔形式的对比分析,确定了最优状态的后扰流板。最终的验证试验结果表明,整车风阻系数降低3.9%,而升力系数的增加在可接受范围内。     

基于PowerFlow的重型载货汽车前扰流板气动特性分析

利用基于LBM方法的CFD软件PowerFlow对某重型载货汽车进行气动外流场计算,分析了车辆前扰流板设计对该车风阻系数及车身门把手位置除尘效果的影响,并基于CFD分析结果提出了改进方案。分析结果表明,改进后扰流板整车风阻系数较原来降低2.4%,除尘效果与原设计方案相比也得到显著改善。     

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%。     

全局变形法在实车气动减阻中的运用

针对目前在实际车型气动减阻中常用的局部改型优化法所存在的盲目性和低效率,提出一种针对整体气动布局的优化改型方法:首先抽取出原始车型的基本气动造型,对其进行全局变形,并结合流场仿真改善其气动特性,全局变形确定后将非气动造型细节还原到基本造型上以完成气动减阻的优化过程.最后以国产某轿车的减阻设计为例验证了该技术路线的可行性.     

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。     

基于CFD和声学风洞的某SUV整车气动噪声性能提升

利用计算流体动力学(Computational Fluid Dynamics,CFD)分析工具和声学风洞试验,对某款全新开发的SUV车型进行局部造型和车身密封隔音优化,车内气动噪声性能得到明显提升。外流场仿真计算和声源识别测试具有很好的一致性,识别出后视镜、前轮腔、A柱、雨刮等局部外形噪声声源部位,利用CFD仿真对流场进行优化,提出修改方案并通过实车测试验证效果,有效技术方案在新款车型上得到应用。根据泄漏噪声关键部位的识别,对车身密封和隔音进行了优化和提升,通过声学风洞试验验证了方案的实施效果,新款车型整车气动噪声车内声压级降低了约1.8dB(A),语言清晰度(Articulation Index,AI)提升了10%,提升效果明显。     

尾翼对车辆的空气动力学影响模拟分析及试验验证

为了研究不同造型结构的尾翼对整车空气动力学的影响,建立三维模型,利用Fluent软件对其进行分析计算,综合考虑动力性、经济性及稳定性的要求,同时进行风洞试验。结果表明：随着尾翼高度的增加,风阻系数先减少,后增加,后升力不断减少,前升力有所增加,增加的趋势比较缓慢。同时也认证了计算模型以及模拟结果的准确性,为以后的开发提供了一种经济、快速的方法。     

一种新型车用导流器的研究及其气动性能优化

针对传统导流器仅能单一地减小阻力或升力的问题,基于某直背车型设计一款能同时减小阻力和升力的新型导流器。首先,基于其需满足的流场条件确定导流器横截面初始的上下型线,并使用准均匀B样条进行拟合,再沿y方向拉伸出导流器的型面。接着,通过改变截面型线控制点,得到一系列不同的型面,运用遗传算法寻优找到导流器最优型面。最后,为进一步减小阻力和升力,基于导流器最优截面,改变导流器的宽度和安装位置与角度,并采用实验设计、近似模型和NSGA-II遗传算法进一步优化。模型风洞实验验证的结果表明:整车阻力减小3.8%,升力减小7.9%。     

镂空式车顶扰流板关键参数对两厢车空气阻力的影响

镂空式车顶扰流板已成为一种汽车造型设计的新思路，对整车空气动力性能也有极大的影响。为了研究镂空式车顶扰流板对整车空气阻力系数的影响，基于比亚迪某款带有镂空式车顶扰流板的两厢车型，以 CFD仿真为主要开发工具，分别研究了扰流板角度、镂空通道和 D 柱扰流板的影响，并与风洞试验结果进行对标。研究发现，镂空式车顶扰流板的角度减小，镂空通道与后风挡距离减小，以及 D 柱扰流板延伸长度增大均会导致顶部尾流增大，使尾流上下匹配关系发生变化。当上下尾流匹配性更好时，空气阻力系数更低。该研究结果可为后续镂空式车顶扰流板的开发提供经验。     

尾门扰流板设计

尾门扰流板是空气动力学套件之一,有助于降低风阻和油耗;而扰流板又是重要的外观设计件,是车辆产品正向开发中的重要一环。文章首先针对不同的尾门扰流板进行策略对比,结果表明注塑扰流板拥有较大优势;再采用六西格玛设计(DFSS)思路对扰流板参数进行优化,使风阻系数降低了0.035;最后针对高低配不同扰流板配置进行了对比分析,并通过CAE仿真确定紧固方案以满足各项性能要求。     

CFD在轿车造型设计上的应用

对某轿车进行了数值模拟,分析了扰流板对整车流场结构和尾流场涡系结构的影响,成功地模拟了气流分离和拖拽涡现象。车身后部的速度矢量图,较清楚地显示了轿车后部尾涡的形成及演变过程,揭示了尾涡特性对空气阻力的影响,研究结果对改进车型,减小尾涡,降低空气阻力有一定的指导作用。     

Effect of steady airflow field on drag and downforce

The purpose of this study is to examine the effect of the steady airflow field of a rear spoiler on the coefficients of drag (C_D) and downforce (C_DF). The type of spoiler is suggested as a two-jointed arm model that mimics the flapping flight mechanism of the Canada goose. Computational fluid dynamics (CFD) technique was used for the steady airflow analysis of a vehicle implemented with various spoiler topologies. We evaluated C_D and C_DF due to the three types of airfoils and the five phases of each airfoil. We obtained the following conclusions from the results: (1) We found that the best cases for C_D and C_DF were the case of Phase 5 and symmetry airfoil, and the case of Phase 1 and reverse airfoil, respectively. (2) It is clear that C_D becomes the largest at Phase 1 of the reverse airfoil, since the eddy magnitude at the rear of the vehicle is the largest, and C_DF also becomes the largest during that phase, since the pressure distribution on the upper surface of the spoiler is very large. (3) As Phase 1 moves to Phase 5 in the same type of airfoil, it is advantageous for C_D and disadvantageous for C_DF, respectively.     

圆顶车厢载货车外流场数值模拟及附加装置优化设计

对EQ1118GA圆顶车厢运输车进行外流场的数值模拟,通过对模型的表面压力和流场特性的分析,研究EQ1118GA运输车气动阻力产生的主要原因,以此为依据为优化其空气动力学性能设计了4种不同的导流罩,并分别对它们进行数值模拟计算,得到具有最佳减阻效果的导流罩。     

MIRA快背式模型主动减阻研究

参考被动减阻的机理,在MIRA车身的几个位置设置射流口实现射流吹气,以达到降低模型迎风面压力或增大背风面压力的目的。对比MIRA原模型瞬态仿真与试验结果,验证了仿真的准确性。对几个射流工况和原模型的瞬态仿真结果进行对比分析。通过阻力系数、表面静压系数和方向涡量的对比,确认了局部射流的减阻效果。最终实现气动阻力系数降低16.3%。     

Drag reduction of a pickup truck by a rear downward flap

The drag reduction of a pickup truck by a rear flap add-on was examined through CFD simulations and wind tunnel experiments. When installed at the rear edge of the roof, the flap increased the cabin back surface pressure coefficient, causing the downwash of the bed flow to be inclined on the tailgate. Thus, the attachment of the bed flow to the tailgate was eliminated; consequently, the drag coefficient was reduced with increasing flap length and downward angle despite the enlarged reverse flow in the wake. However, the drag coefficient did not decrease any further after a specific downward angle was reached because the bed flow increased the drag force at the tailgate and the flap lowered the pressure field above the flap. To maximize the drag reduction effect, the rear downward flap should be designed to have an optimum downward angle.     

汽车空气动力装置研究

空气动力学部件是汽车车身外部安装的零部件之一,对改善整车的风阻和浮升力等起着至关重要的作用。本文通过对空气动力部件的介绍,从其在车体的安装位置,形状尺寸、类别等方面,逐一分析了它们的力学特性和作用原理。结合图例深入介绍了空气动力学部件,使读者对扰流器等概念有了更加全面的认识。