變異弧形隨行波表面氣動減阻特性研究.pdf

1、隨著汽車保有量的快速增長，能源消耗不斷增加，全球能源危機日益嚴峻。汽車燃油消耗的很大一部分是用來克服氣動阻力，因此，降低車身空氣阻力是節(jié)約能源的有效途徑之一。仿生非光滑減阻技術為降低汽車車身空氣阻力提供了一種新方法。
　　本文在現(xiàn)有仿生非光滑減阻方法研究基礎之上，受以沙漠表面非光滑形態(tài)為代表的仿生原型的啟發(fā)，通過抽象提取得到一種新的非光滑表面—變異弧形隨行波表面。首先借助CATIA軟件完成變異弧形隨行波表面三維模型的構建，并根據(jù)隨

2、行波表面的尺寸建立CFD數(shù)值模擬風洞模型，為了保證流場條件的一致，以光滑表面作為風洞的上表面，非光滑表面作為風洞的下表面;然后在ANSYSWorkbench中搭建協(xié)同仿真體系，利用Meshing完成數(shù)值風洞的網(wǎng)格劃分，依據(jù)Fluent軟件中設置的求解方案，對不同的數(shù)值風洞中的流場進行CFD數(shù)值模擬。將不同來流速度的理論光滑表面摩擦阻力系數(shù)與數(shù)值模擬得到的光滑表面摩擦阻力系數(shù)進行對比，兩者之間的相對誤差都在2％以內，說明了風洞模型、網(wǎng)格劃

3、分方法及數(shù)值求解方案的可行性。
　　采用不同的試驗研究方法分別探究變異弧形隨行波表面各結構參數(shù)以及來流速度對減阻效果的影響。利用正交試驗分析法得到，隨行波單元尺寸中對表面摩擦阻力減阻效果影響的主次順序依次是深度、偏心比（偏心距和深度之比）和寬深比（寬度和深度之比），其中減阻率隨深度的增大而增大，隨偏心比和寬深比的增大則是先增大后減小;結合方差分析可以認為深度對減阻效果起著決定性的作用，取得最佳減阻效果的尺寸為:深度(0.6mm)，

4、偏心比(0.5)，寬深比(5)。通過控制變量試驗分析得到，減阻率隨行波排布間距的增大而減小。為了研究形狀和排布間距交互作用對表面摩擦阻力減阻效果的影響，設計深度和排布間距的兩因素交互試驗，試驗分析得到當形狀和排布間距都取最佳值時，減阻率最大;變異弧形隨行波越深，減阻率受其排布間距的影響越大;變異弧形隨行波排布間距越小，減阻效果受其深度的影響越明顯。此外，在來流風速為26m/s～35m/s時，減阻率與來流風速呈線性正比例關系。