基于特定行車環(huán)境的廂式貨車空氣動力性能的研究.pdf

1、當(dāng)今世界汽車保有量飛速增長，高速公路行車?yán)锍滩粩嘣黾?，道路設(shè)施不斷完善，同時汽車行業(yè)的技術(shù)水平不斷提高，使得在高速公路上行駛的各類汽車的數(shù)量和速度不斷增加。汽車在路面上的行駛環(huán)境越來越復(fù)雜，除去中央分隔帶等道路設(shè)施的影響外，各類汽車尾隨行駛等復(fù)雜行車情況也頻繁出現(xiàn)。車輛流場之間的相互干擾及道路設(shè)施對汽車外流場的干擾會嚴(yán)重影響汽車的氣動特性，并對汽車的操縱穩(wěn)定性和行車安全性產(chǎn)生很大影響，甚至造成交通事故。高速行駛車輛的空氣動力穩(wěn)定性是安全

2、行車的保證，因此研究尾隨行駛車輛的氣動特性及中央分隔帶等道路設(shè)施對汽車氣動特性的影響具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。 本文的研究目的就是研究某廂式貨車和某階背式小轎車尾隨行駛時的氣動特性，分別研究了尾隨車輛類型、兩車縱向間距、有無中央分隔帶等因素對尾隨行駛車輛外流場的影響，為兩車安全尾隨行駛提供理論依據(jù)。 汽車空氣動力學(xué)的研究方法主要有理論分析、試驗(yàn)研究和數(shù)值模擬計(jì)算，本文即是結(jié)合這三種方法對研究所涉及的問題進(jìn)行深入分析探討，對

3、研究對象所涉及的流動現(xiàn)象、力學(xué)結(jié)果之間的因果關(guān)系提出分析見解，得出結(jié)論。 為了達(dá)到上述研究目的，本文從以下幾個方面對廂式貨車和小轎車尾隨行駛的空氣動力特性進(jìn)行研究： 首先對小轎車與廂式貨車尾隨行車進(jìn)行煙風(fēng)洞試驗(yàn)，通過對比煙風(fēng)洞試驗(yàn)流場分布和數(shù)值模擬計(jì)算的流場分布，驗(yàn)證試驗(yàn)與計(jì)算兩種方法對于尾隨行車外流場研究結(jié)果的一致性，說明本課題所用數(shù)值模擬計(jì)算方法的合理性和準(zhǔn)確性。 利用穩(wěn)態(tài)數(shù)值模擬方法計(jì)算廂式貨車和小轎車尾隨

4、行駛的氣動特性，改變尾隨車和被尾隨車的車型，分析車型改變對尾隨行駛的影響；針對廂式貨車尾隨廂式貨車的工況，改變兩車的縱向間距，分析不同間距對相同車型車輛尾隨行車的影響。 行駛車輛與高速道路中央分隔帶之間是相對運(yùn)動的，為了模擬這種運(yùn)動，本文把一種利用動網(wǎng)格技術(shù)進(jìn)行非穩(wěn)態(tài)計(jì)算的方法應(yīng)用到行駛車輛非穩(wěn)態(tài)氣動特性的模擬計(jì)算中。利用這種方法研究了廂式貨車以40m/s速度行駛的氣動特性，通過與前人試驗(yàn)和穩(wěn)態(tài)計(jì)算結(jié)果的對比，證明此方法的可行性

5、。利用此方法計(jì)算了有中央分隔帶存在的廂式貨車單車行駛及尾隨行駛的空氣動力特性，分析了中央分隔帶對高速行駛廂式貨車外流場的影響，為汽車外流場數(shù)值模擬計(jì)算中是否要考慮中央分隔帶等道路設(shè)施因素提供理論依據(jù)。同時，利用非穩(wěn)態(tài)計(jì)算方法模擬了一輛運(yùn)動廂式貨車高速超過另一輛靜止貨車時的氣動特性，分析了橫向間距改變對兩車外流場的影響，為汽車安全行駛提供理論依據(jù)。 模擬計(jì)算得出：在尾隨行駛時，車型的改變對尾隨車的影響更大；廂式貨車尾隨廂式貨車時，

6、在一定縱向間距范圍內(nèi)，兩車的阻力系數(shù)隨間距減小而減小，前車的升力系數(shù)隨間距減小而增大；高速公路中央分隔帶對尾隨行車中后車的影響相對較大；運(yùn)動貨車超過靜止貨車時，兩車橫向間距越小對兩車氣動特性及行車安全性影響越大，間距的改變對被超車影響更大。 通過對計(jì)算數(shù)據(jù)的系統(tǒng)分析，研究尾隨行駛車輛表面氣流的流動特點(diǎn)，明確車型改變、縱向間距等因素對尾隨行駛車輛氣動特性的影響規(guī)律，分析高速公路中央分隔帶對廂式貨車單車行駛及尾隨行駛的影響，研究運(yùn)動