側(cè)風(fēng)環(huán)境中車輛出隧道過程的氣動(dòng)特性研究.pdf

1、隨著我國(guó)公路通車?yán)锍痰闹鹉暝黾右约捌嚤Ｓ辛康难杆僭鲩L(zhǎng)，我國(guó)正快速進(jìn)入汽車社會(huì)。我國(guó)各種地勢(shì)地貌相當(dāng)復(fù)雜，特別是以山區(qū)居多，山地和丘陵占居全國(guó)總面積的三分之二以上。為保證道路的連續(xù)性和合理性，經(jīng)常采用建設(shè)隧道來穿越山嶺。近年來，我國(guó)公路隧道通車?yán)锍毯妥鶖?shù)逐年增多。我國(guó)為多風(fēng)國(guó)家，當(dāng)車輛由隧道內(nèi)駛出時(shí)，由于車輛是由相對(duì)封閉的空間進(jìn)入開放空間，汽車本身的空氣動(dòng)力學(xué)特性會(huì)發(fā)生很大的變化，加之受到風(fēng)的影響，汽車的側(cè)傾力會(huì)急劇變化，導(dǎo)致失控和側(cè)翻

2、等交通事故。另外，在實(shí)際道路行駛時(shí)，車輛不可避免的會(huì)發(fā)生跟隨以及并行，此時(shí)車身周圍氣流的會(huì)發(fā)生變化，從而帶來車輛行駛安全問題。
　　本文采用基于動(dòng)態(tài)分層法的動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)對(duì)側(cè)風(fēng)環(huán)境中車輛駛出隧道過程的氣動(dòng)特性進(jìn)行研究，分析所涉及的流動(dòng)現(xiàn)象和力學(xué)結(jié)果之間的關(guān)系并且得出相應(yīng)的結(jié)論。具體如下:
　　首先對(duì)單輛貨車駛出隧道的過程進(jìn)行數(shù)值計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果與前人實(shí)驗(yàn)值及穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬的結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，計(jì)算結(jié)果誤差在允許范圍內(nèi)，為后續(xù)的數(shù)值模擬提

3、供了依據(jù)和保證。
　　研究單輛貨車駛出隧道過程的氣動(dòng)特性，設(shè)置4種不同的行駛速度以及4種不同的風(fēng)速進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)貨車在駛出隧道后其阻力系數(shù)變小，且側(cè)風(fēng)速度越大時(shí)，貨車駛出隧道后的阻力系數(shù)越大，其側(cè)向力系數(shù)也越大。貨車的氣動(dòng)力系數(shù)在隧道出口前后發(fā)生了較大的波動(dòng)，且側(cè)風(fēng)速度越大，貨車周圍的流速及壓力分布越不均勻，其氣動(dòng)力系數(shù)波動(dòng)越大，行駛安全性越差。
　　研究側(cè)風(fēng)狀態(tài)下兩輛車相互尾隨出隧道時(shí)兩車的氣動(dòng)特性，將車速設(shè)置為30m

4、/s，設(shè)置4種不同的側(cè)風(fēng)速度，引入標(biāo)準(zhǔn)轎車模型并變換轎車和貨車的前后位置進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)兩車相互尾隨時(shí)前后兩車的阻力系數(shù)均有一定程度的減小，且前車車型大時(shí)后車阻力系數(shù)減小的幅度也大。前車的尾渦對(duì)后車有一定的影響，使后車的氣動(dòng)力系數(shù)發(fā)生波動(dòng)，且前車車型大后車車型小時(shí)前車對(duì)后車的影響最為明顯，前車車型小后車車型大時(shí)，后車受前車影響較小。
　　研究側(cè)風(fēng)狀態(tài)下兩輛車并行駛出隧道時(shí)兩車的氣動(dòng)特性，同樣固定車速，設(shè)置4種不同的側(cè)風(fēng)速度，并變

5、換迎風(fēng)側(cè)的車型進(jìn)行對(duì)比分析。發(fā)現(xiàn)兩貨車并行時(shí)左右兩車的阻力系數(shù)的值和變化趨勢(shì)基本一致，在無側(cè)風(fēng)時(shí)左右兩車的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值基本相等，但側(cè)向力方向相反，有側(cè)風(fēng)時(shí)左邊背風(fēng)側(cè)貨車的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值小于右邊迎風(fēng)側(cè)，且左邊貨車的切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,說明右車對(duì)側(cè)風(fēng)有一定的屏蔽作用。轎車在右邊迎風(fēng)側(cè)貨車在左背風(fēng)側(cè)時(shí)，兩車的阻力系數(shù)變化趨勢(shì)一致，無側(cè)風(fēng)時(shí)兩車的側(cè)向力方向相反，大小基本一致，隨著側(cè)風(fēng)速度的增加左右兩車的側(cè)向力系數(shù)均有所增加，

6、但左邊貨車的增加幅度減小，且左邊貨車切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值大于1,說明小轎車對(duì)側(cè)風(fēng)有一定的屏蔽作用，但由于迎風(fēng)面積較小，所以該作用表現(xiàn)不明顯。貨車在右邊迎風(fēng)側(cè)轎車在左邊背風(fēng)側(cè)時(shí)，由于貨車迎風(fēng)面積較大，對(duì)側(cè)風(fēng)的屏蔽作用大，導(dǎo)致小轎車的側(cè)向力系數(shù)絕對(duì)值很小且切向力系數(shù)與阻力系數(shù)的比值小于1,氣動(dòng)力系數(shù)波動(dòng)明顯。
　　本文探討了車輛在側(cè)風(fēng)下駛出隧道時(shí)的氣動(dòng)特性規(guī)律，從空氣動(dòng)力學(xué)的角度解釋了隧道出口多發(fā)生交通事故的原因，為有風(fēng)天氣時(shí)車